早期脑成熟在多大程度上需要与外部世界的相互作用,是神经生物学中的一个核心问题。由于在小鼠(Mus)中,大部分皮层成熟发生于出生之后,因此人们通常认为这一过程依赖于出生后的经验。然而,针对这一问题的研究在很大程度上依赖于出生后感觉剥夺范式,而这类范式会扰乱正常发育,因而无法确定究竟在多大程度上是出生后经验本身驱动了成熟。 为回答这一问题,我们在此比较了两种相关但妊娠期长度显著不同的啮齿动物:早成性的 Acomys dimidiatus(妊娠期39天)和晚成性的 Mus musculus(妊娠期19天)。通过构建新的 Acomys 参考基因组,并结合组织学、细胞出生时间标记、电生理学、单核转录组学以及定量行为分析,我们表明,Acomys 在保留皮层发育经典顺序和时间安排的同时,将神经元、神经回路和行为成熟的主要里程碑前移至出生前生命阶段。出生时,Acomys 的皮层已表现出高度进展的细胞构筑、神经元生理特性、丘脑皮层桶状结构、转录状态以及感觉运动行为,而在 Mus 中于出生后展开的分子程序,在 Acomys 中则于出生前展开。因此,出生并不是早期皮层成熟的先决条件。相反,进化上保守的发育程序跨越出生这一事件持续展开,而出生发生在这些程序的不同阶段,这反映了物种特异性的平衡:一方面是新生期能力,另一方面是延长的出生后可塑性。
早期脑成熟在多大程度上需要与外部世界的相互作用,是神经生物学中的一个核心问题。由于在小鼠属(Mus)中,大部分皮层成熟发生于出生后,因此这一过程常被认为依赖于出生后的经验。然而,针对这一问题的研究在很大程度上依赖于出生后感觉剥夺范式,这类范式会扰乱正常发育,因而无法判定出生后经验本身在多大程度上驱动成熟。
为了解答这一问题,我们在此比较了两种亲缘相关但妊娠期长度显著不同的啮齿动物:早成性的 Acomys dimidiatus(妊娠期39天)和晚成性的 Mus musculus(妊娠期19天)。通过构建一种新的 Acomys 参考基因组,并结合组织学、细胞出生时间标记、电生理学、单核转录组学以及定量行为分析,我们表明,Acomys 在保留皮层发育经典顺序和时间特征的同时,将神经元、神经回路和行为成熟的主要里程碑前移至出生前阶段。
在出生时,Acomys 的皮层已经表现出高度成熟的细胞构筑、神经元生理特性、丘脑皮层桶状结构、转录状态以及感觉运动行为;而在 Mus 中于出生后展开的分子程序,则在 Acomys 中于出生前即已展开。因此,出生并不是早期皮层成熟的先决条件。相反,进化上保守的发育程序跨越出生过程持续展开,而出生发生在这些程序的不同阶段,这反映了物种特异性的平衡:一方面是新生个体的功能胜任能力,另一方面是延长的出生后可塑性。
📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729224v1?rss=1
🏷️ 皮层发育 产前神经回路 脑成熟 单核转录组 啮齿动物比较 感觉运动行为
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