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6月3日 曹晓华:大脑皮层网络中兴奋和抑制平衡的机制及其调控


报告题目:大脑皮层网络中兴奋和抑制平衡的机制及其调控

报告人:舒友生 复旦大学脑科学转化研究院

主持人:曹晓华 研究员

报告时间:2021年6月3日 上午10:00

报告地点:中北脑功能基因组学研究所一楼报告厅(线下)


报告人简介:

舒友生,复旦大学脑科学转化研究院,教授。1994年毕业于湖南师范大学,1999年获中国科学院上海脑研究所理学博士学位。1999–2006年先后在美国耶鲁大学麻醉学系和神经生物学系从事博士后研究,Research Scientist。2006–2013年,中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所,研究员。2013–2020年,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室,教授。2020年至今,复旦大学医学神经生物学国家重点实验室,脑科学转化研究院,教授。国家杰出青年科学基金获得者,中科院“百人计划”,中科院“青年科学家奖”获得者,中科院优秀博士研究生导师。中国神经科学学会理事,中国生理学会转化神经科学专业委员会主任委员。

主要利用神经电生理、离子成像、光和化学遗传学、计算机模拟等技术方法,对大脑皮层神经元和神经网络电活动的形成机理和编码机制进行研究,致力于从细胞和网络水平阐明正常的脑功能机制和神经系统疾病的病理基础,发展脑功能与脑疾病的神经调控新技术。代表性成果有:1)阐明了皮层兴奋性和抑制性神经元上动作电位爆发和传播机制;2)阐明了轴突K+电流在模拟式信号传递中的关键作用;3)证明了模拟信号传递可调控反馈抑制环路,参与维持皮层网络中兴奋和抑制的动态平衡;4)发现谷氨酸的非同步化释放调控微环路功能并参与兴奋和抑制的动态平衡;5)阐明了网络持续电活动的维持机制;6)创建轴突膜片钳记录技术,应用该技术首次提出并证明了中枢神经元间存在的模拟信号传递。在Nature、Nature Neuroscience、Neuron、PNAS、PLoS Biology、Cell Reports等国际学术期刊上发表了系列原创性工作。


报告内容:

大脑皮层网络中兴奋和抑制的平衡对神经信号处理和脑功能的实现至关重要。皮层内谷氨酸能锥体细胞(PC)和GABA能的抑制性中间神经元(IN)通过突触形成了稳定而平衡的神经网络。网络中的信号处理依赖于单个神经元上动作电位的产生,即神经元的兴奋性(Excitability)。在细胞水平,我们利用轴突记录发现了动作电位起始和传播的离子通道机制,揭示了不同钠通道亚型的特异性作用。在微环路水平,我们阐明了兴奋和抑制的动态平衡机制:1)突触前PC的阈下去极化(兴奋增强)可以显著增加兴奋性突触后电位(EPSP)的大小,从而增强IN的放电活动,导致邻近PC的抑制性突触后电位(IPSP)的增加;重要的是,抑制的增加与兴奋的变化(突触前的阈下去极化水平)成正比。2)PC强烈放电时,持久的非同步化谷氨酸释放导致IN持续电活动和长久的抑制。此外,我们外源给予中红外刺激可以改变神经元的电活动并调控动物行为。这些发现揭示了大脑皮层网络中兴奋和抑制平衡的动态调控策略,以及可能的细胞和网络兴奋性调控的新手段。