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內(nèi)容簡介

　　"大腦新皮層是進化的終端產(chǎn)物，執(zhí)行一系列高級神經(jīng)功能，其感覺神經(jīng)元展現(xiàn)出不同的生理功能特性并形成功能圖譜，這是大腦新皮層組織和功能的一個根本屬性。然而在不同物種中，大腦皮層功能圖譜的組成形式存在明顯差異：在高等哺乳動物（如貓、猴等）皮層中，執(zhí)行相同生理功能的神經(jīng)元聚集排列在一起，形成聚集型（clustered）功能圖譜；而在嚙齒類哺乳動物（如小鼠、大鼠等）中，大腦皮層功能圖譜則呈現(xiàn)出分散型（“salt-and-pepper”）模式。目前對大腦皮層功能圖譜的發(fā)育起源和形成機制仍不清楚。為此，本課題通過系統(tǒng)性分析大腦皮層功能圖譜的形成機制、環(huán)路以及分子基礎(chǔ)，并結(jié)合神經(jīng)疾病狀態(tài)下，大腦皮層功能圖譜異常的排列形式，從神經(jīng)元發(fā)育起源的角度揭示了大腦新皮層功能圖譜的組裝形式。本研究結(jié)合譜系追蹤、四通道電生理以及雙光子在體成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新皮層興奮性神經(jīng)元的親緣關(guān)系以及空間排布方式影響了其突觸連接以及功能特性，進而調(diào)控了新皮層功能圖譜的精準組裝。具體體現(xiàn)在，由進行不對稱、神經(jīng)發(fā)生分裂的神經(jīng)干細胞（radial glial progenitors，RGPs）所產(chǎn)生的姐妹神經(jīng)元之間優(yōu)先形成化學突觸聯(lián)系；而由進行對稱、增殖分裂的RGPs所產(chǎn)生的表姐妹神經(jīng)元之間則特異性地減少水平方向的突觸形成。與之相符的，水平方向排列的表姐妹神經(jīng)元呈現(xiàn)出明顯的功能差異性，進而加劇了功能圖譜的局部異質(zhì)性，致使小鼠新皮層功能圖譜表現(xiàn)為“salt-and-pepper”排列形式。此外，姐妹神經(jīng)元的自發(fā)活動存在較高的同步性，而表姐妹神經(jīng)元自發(fā)活動相對獨立。進一步研究發(fā)現(xiàn)，敲除成簇原鈣粘蛋白（clustered protocadherins，cPCDHs），消除了表姐妹神經(jīng)元之間的功能選擇差異，從而改變了大腦新皮層功能圖譜的組成模式。此外，唐氏綜合征小鼠大腦新皮層中因cPCDHs表達下調(diào)，導(dǎo)致同克隆神經(jīng)元功能相似性增加，大腦皮層功能圖譜出現(xiàn)相對主導(dǎo)表征。相反，敲除自閉癥相關(guān)基因（Dyrk1a，Chd8，F(xiàn)mr1），則會導(dǎo)致姐妹神經(jīng)元不再作為一個功能單位執(zhí)行相似的功能。綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)cPCDHs介導(dǎo)的譜系發(fā)生過程調(diào)控了小鼠新皮層功能圖譜（“salt-and-pepper”）的形成。該研究為我們理解新皮層功能圖譜形成的內(nèi)在機制提供了重要的理論基礎(chǔ)，也為相關(guān)腦疾病的研究提供了新思路。"

作者簡介

暫缺《神經(jīng)發(fā)育起源調(diào)控大腦新皮層功能圖譜形成》作者簡介

圖書目錄

第1章引言
1.1問題的提出
1.2選題背景及意義
1.3文獻綜述
1.3.1哺乳動物大腦新皮層的結(jié)構(gòu)組成
1.3.2哺乳動物大腦新皮層的發(fā)育過程
1.3.3神經(jīng)元產(chǎn)生的譜系發(fā)生過程
1.3.4大腦新皮層功能柱
1.3.5大腦新皮層內(nèi)功能連接
1.3.6譜系相關(guān)神經(jīng)環(huán)路組裝
1.3.7cPCDHs在神經(jīng)元識別與突觸連接中的作用
1.3.8唐氏綜合征
1.4研究方法
1.5本書結(jié)構(gòu)
第2章實驗材料與方法
2.1實驗材料
2.1.1實驗動物
2.1.2耗材和試劑
2.1.3實驗試劑的配制
2.1.4抗體
2.2實驗儀器
2.3實驗方法
2.3.1MADM小鼠準備
2.3.2基因型鑒定
2.3.3小鼠子宮內(nèi)胚胎注射
2.3.4逆轉(zhuǎn)錄病毒制備
2.3.5小鼠心臟灌流
2.3.6免疫熒光染色
2.3.7實時熒光定量PCR
2.3.8蛋白質(zhì)免疫印跡
2.3.9小鼠開顱手術(shù)
2.3.10OGB-1注射
2.3.11視覺刺激、雙光子鈣成像以及數(shù)據(jù)分析
2.3.12電生理記錄
2.3.13克隆三維重構(gòu)
2.3.14初級視覺皮層神經(jīng)元功能圖譜模擬
第3章發(fā)育起源相關(guān)的神經(jīng)元功能選擇
3.1標記新皮層中不同親緣關(guān)系組成的克隆
3.2不同親緣關(guān)系神經(jīng)元的功能特性
3.2.1E13標記的克隆相關(guān)神經(jīng)元有相似的朝向選擇性
3.2.2E11標記的克隆相關(guān)神經(jīng)元有不一致的朝向選擇性
3.2.3不同親緣關(guān)系神經(jīng)元存在功能組成差異
3.3神經(jīng)元的朝向選擇相似性與距離無關(guān)
3.4小結(jié)和討論
第4章親緣關(guān)系以及空間排布方式影響神經(jīng)元的突觸連接
4.1發(fā)育起源決定了神經(jīng)元之間的突觸連接
4.1.1MADM標記方法
4.1.2E11與E13標記的興奮性神經(jīng)元克隆的突觸連接
4.1.3發(fā)育起源影響神經(jīng)元突觸連接
4.2姐妹而不是表姐妹神經(jīng)元之間優(yōu)先形成突觸連接
4.2.1MADM標記的克隆內(nèi)神經(jīng)元的親緣關(guān)系
4.2.2親緣關(guān)系決定神經(jīng)元之間的突觸連接
4.3水平方向排列的表姐妹神經(jīng)元拮抗突觸形成
4.4小結(jié)和討論
第5章親緣關(guān)系決定神經(jīng)元的功能組成
5.1神經(jīng)元的功能選擇受親緣關(guān)系及空間排布方式影響
5.1.1姐妹神經(jīng)元，而不是表姐妹神經(jīng)元有更相近的朝向選擇性
5.1.2水平排列的表姐妹神經(jīng)元功能差異最大
5.2由神經(jīng)元的發(fā)育起源預(yù)測新皮層功能圖譜
5.3親緣關(guān)系依賴的神經(jīng)元自發(fā)活動同步性
5.3.1檢測譜系相關(guān)神經(jīng)元的自發(fā)活動
5.3.2姐妹神經(jīng)元存在自發(fā)活動同步性，表姐妹神經(jīng)元自發(fā)活動不同步
5.3.3水平方向排列的表姐妹神經(jīng)元自發(fā)活動不同步
5.4小結(jié)和討論
第6章cPCDHs調(diào)控親緣關(guān)系依賴的神經(jīng)元功能組成
6.1cPCDHs調(diào)控不同親緣關(guān)系神經(jīng)元的功能排布
6.1.1檢測Pcdhγ敲除的克隆朝向選擇性
6.1.2Pcdhγ條件性敲除增加了表姐妹神經(jīng)元的功能相似性
6.1.3Pcdhγ條件性敲除沒有改變姐妹神經(jīng)元的功能相似性
6.1.4水平排列的表姐妹神經(jīng)元表達更相似的cPcdhs
6.2cPCDHs調(diào)控皮層神經(jīng)元功能圖譜
6.2.1PCDHγ介導(dǎo)小鼠新皮層分散型的功能排布模式
6.2.2敲除Pcdhγ增加了皮層神經(jīng)元的噪聲相關(guān)性
6.3敲除Pcdhγ沒有改變新皮層結(jié)構(gòu)
6.4小結(jié)和討論
第7章疾病狀態(tài)下新皮層神經(jīng)元功能組裝異常
7.1唐氏綜合征模型小鼠新皮層同譜系神經(jīng)元功能選擇更趨同
7.1.1Ts65Dn小鼠皮層cPcdhs表達下調(diào)
7.1.2Ts65Dn小鼠皮層同譜系神經(jīng)元功能相似性增加
7.2Ts65Dn小鼠視覺皮層功能圖譜趨同
7.3自閉癥小鼠譜系依賴的微環(huán)路功能異常
7.4譜系神經(jīng)元恰當?shù)墓δ軋?zhí)行影響皮層功能圖譜排布
7.5自閉癥小鼠皮層部分cPcdhs異構(gòu)體表達量上調(diào)
7.6小結(jié)和討論
第8章總結(jié)與展望
8.1總結(jié)
8.2展望
8.2.1高等哺乳動物皮層功能圖譜形成的發(fā)育機制探討
8.2.2雙胞胎神經(jīng)元在神經(jīng)環(huán)路及功能網(wǎng)絡(luò)中扮演的角色探討
8.2.3新皮層功能圖譜形成的其他機制探討
8.2.4姐妹神經(jīng)元編碼信息能力的探討
8.2.5構(gòu)建大腦感知計算核心單元模型的探討
8.2.6疾病模式下大腦新皮層功能紊亂的探討
參考文獻
在學期間完成的相關(guān)學術(shù)成果
致謝