我国科学家揭示调控大脑新皮层神经元空间精细结构排布和环路组装的新机制

哺乳动物大脑新皮层是一个极其复杂并且高度组织化的结构，它占整个大脑体积和质量的绝大部分，调控感知、语言、情感、认知等高级神经功能。哺乳动物大脑新皮层在发育过程中，产生数量庞大且种类繁多的神经元，这些神经元可以形成特异的神经突触连接，进而组装成精准复杂的神经网络，以调控各种复杂的行为活动。但是，目前对这些神经元的相互识别、空间排布机制仍了解甚少。

近日，发表在《Nature》上题为“Patterned cPCDH expression regulates the fine organization of the neocortex”的研究中，来自清华大学生命科学学院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院、生命科学联合中心、生物结构前沿研究中心的研究团队首次揭示了细胞表面分子（集簇性原钙粘蛋白）cPCDHs在大脑新皮层兴奋性神经元中的组合表达呈现规律性，并且这种规律性表达调控新皮层神经元的单细胞水平精细空间结构排布和功能神经环路组装，为深入理解大脑结构和功能提供了全新的分子机制。

研究人员结合遗传学、神经细胞发育谱系荧光标记示踪、单细胞基因表达深度测序、全脑三维重构和神经细胞嵌合式的功能性分析等，揭示了cPCDH在神经元中的表达新模式，即在大脑新皮层兴奋性神经元中，cPCDH亚型的组合表达不是随机的，而呈现与神经元发育史和空间位置紧密关联的表达规律，进而在单细胞水平调控神经元的精细空间分布和突触连接。

该项对cPCDH家族在大脑新皮层中的表达和功能的深入研究不仅对认识脑结构和理解脑功能极为关键，也为诊断和治疗神经系统疾病提供思路和方向。