中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心研究员何凯雯和约翰霍普金斯大学Alfredo Kirkwood首次发现神经元兴奋与抑制的平衡关系( E/I平衡)昼夜周期呈节奏性振动。 进一步研究发现，该振动具有神经环特异性，受到睡眠/苏醒经验的密切控制，脑中内源性大麻是介导该控制的重要分子。 名为dailyoscillationsoftheexcitation-inhibitionbalanceinvisualcorticalcircuits的研究论文于12月9日在学术杂志《Neuron》上发表。 约翰霍普金斯大学的迈克尔·布里迪和中国科学院上海有机所生物和化学交叉研究中心的宗方姣是共同第一作者，何凯雯和Alfredo Kirkwood是共同通信作者。
神经元处理和传播信息取决于兴奋性突触(如谷氨酸)传递神经信号，而抑制性突触(如γ-氨基丁酸( GABA ) )在时间和空间上限制信号传递。 神经元兴奋与抑制的平衡关系( E/I平衡)是决定神经元和神经网络功能发挥的重要因素，影响动物的社会行为和感知表现，以确定加速器和制动器的组合是否能够安全正确地行驶车辆。 同时，大量研究表明，E/I平衡与各种神经系统疾病密切相关。 因此，了解E/I平衡的控制机制对于认识脑功能控制相关的脑疾病至关重要。
关于神经元E/I平衡的控制，从目前的主流观点来看，快速的可塑性调节机制可以保持神经元E/I平衡的稳定，保证神经元功能的正常发挥。 但是，在汽车不同的驾驶场景下，如高速公路vs市内的干线道路那样，加速器和制动器的使用比例明显不同，大脑整天经历不同的生理状态，其信息处理需求也不一致。 在上述工作中，研究人员揭示了E/I平衡的新控制方式和可能机制，发现昼夜神经元的E/I平衡存在作用较慢的周期性控制机制，该机制可以大大改变E/I平衡的不同时期值。 这与根据现在已知的可塑性迅速稳定E/I平衡是不矛盾的。 前者昼夜转换需要在数小时后实现，而后者发生在数分钟内。 研究人员认为，E/I平衡达到新值后，稳定在同一周期的剩馀时间内，这种情况下，可以采用可塑性的控制机制。
上述工作得到中国科学院和国家自然科学基金委员会的支持。
用睡眠和CBR信号调制图1的光/暗时段中的sIPSC电荷振荡
图e/I比的特定调制
资料来源:中国科学院上海有机化学研究所
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资料来源:中国科学院之声