皮层树突棘的连接逻辑：输入增加与神经元群形成

树突棘是覆盖于大多数神经元树突表面的小型突起，是突触连接性的基本组成要素，然而其在网络层面的组织方式仍然知之甚少。在此，我们利用小鼠初级视觉皮层的大规模 MICrONS 体积电子显微镜数据集，探索跨越多个空间尺度的树突棘连接逻辑。我们的分析为“连接性与多样性”假说提供了结构性支持，表明对于兴奋性和抑制性神经元而言，树突棘密度均与突触前伙伴的数量及其多样性相关。我们进一步表明，兴奋性轴突优先在树突棘上形成突触的倾向会随着其距胞体距离的增加而增强。此外，我们发现树突棘还是高输出神经元（“输出枢纽”）的突触后靶点。最后，我们揭示了一种输入/输出相关性：共享输入的神经元也会通过其轴突输出优先靶向树突棘。这些相关性在不同网络规模下均持续存在，与皮层连接性的尺度不变结构组织相一致。我们提出，树突棘通过使分布式皮层活动能够沿并行的同步链传播，并可能受到树突棘及细胞层面非线性电压响应的放大，从而为网络层面的协作提供了一种结构性基础。这些发现表明，树突棘是神经元集群、吸引子动力学和模式补全的关键结构机制。

树突棘是覆盖大多数神经元树突的小型突起，是突触连接的基本组成单元，然而其网络层面的组织方式仍然知之甚少。在此，我们利用小鼠初级视觉皮层的大规模 MICrONS 体积电子显微镜数据集，探索跨越多个空间尺度的树突棘连接逻辑。我们的分析为“连接性与多样性”假说提供了结构性支持，表明对于兴奋性和抑制性神经元而言，树突棘密度均与突触前伙伴的数量及其多样性相关。我们进一步表明，兴奋性轴突在树突棘上形成突触的偏好会随着其距胞体距离的增加而增强。此外，我们发现树突棘还是高输出神经元（“输出枢纽”）的突触后靶点。最后，我们揭示了一种输入/输出相关性：共享输入的神经元也会通过其轴突输出优先靶向树突棘。这些相关性在不同网络规模下均持续存在，说明皮层连接具有一种尺度不变的结构组织。我们假设，树突棘通过使分布式皮层活动能够沿并行的同步链传播，并可能在树突棘及细胞层面的非线性电压响应作用下得到放大，从而为网络层面的协同提供结构基础。这些发现表明，树突棘是神经元集群、吸引子动力学和模式补全的关键结构机制。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.07.730704v1?rss=1

🏷️ 树突棘 皮层连接性 突触组织 神经元群 视觉皮层