青春期发育加速人类新皮层神经元对输入的响应

在整个儿童期和青春期，单个神经元生理特性的显著变化伴随着哺乳动物新皮层大尺度网络的重塑。这些生理变化在啮齿动物模型中已得到充分认识，但在人类新皮层中仍知之甚少。在本研究中，我们结合膜片钳电生理学与单细胞测序（Patch-Seq），对神经外科切除的儿童人脑脑片和年龄匹配的小鼠脑片进行分析，以阐明人类神经元独特的发育轨迹。我们发现，与小鼠相比，人类第2/3层锥体神经元表现出独特的出生后神经元生理变化，这些变化与人类新皮层更具定向性、前馈性的网络结构相一致。人类特异性的动作电位序列动力学变化包括更短的动作电位潜伏期以及早期放电的选择性加速。通过对Patch-Seq数据进行线性建模，我们鉴定出能够预测单细胞间生理差异的基因。该无偏分析方法出人意料地发现，BK型钙激活钾通道是驱动人类神经元在儿童期至青春期动作电位序列动力学发生出生后变化的关键因素。我们进一步通过药理学实验和计算建模对这一通路进行了验证。综上所述，本研究揭示了人类新皮层神经元出生后成熟的新机制，并展示了Patch-Seq在单细胞分辨率下解析基因—生理学关系的一种新应用。

在儿童期和青春期，单个神经元生理特性的显著变化伴随着哺乳动物新皮层的大尺度网络变化。这些生理变化在啮齿动物模型中已得到较为深入的认识，但在人类新皮层中的相关知识仍十分有限。在本研究中，我们结合膜片钳电生理学与单细胞测序（Patch-Seq），对神经外科切除的儿童人脑脑片以及年龄匹配的小鼠脑片进行分析，以阐明人类神经元独特的发育轨迹。我们发现，人类第2/3层锥体神经元在出生后表现出独特的神经元生理变化；相较于小鼠，这些变化与人类新皮层更具定向性、前馈性的网络结构相一致。人类特异性的动作电位序列动力学变化包括更快的动作电位潜伏期以及早期放电的选择性加速。通过对Patch-Seq数据进行线性建模，我们鉴定出能够预测单细胞间生理变异的基因。该无偏分析方法出人意料地发现，BK型钙激活钾通道是驱动人类神经元在儿童期至青春期之间动作电位序列动力学发生出生后变化的关键因素。我们进一步通过药理学实验和计算建模对这一通路进行了验证。综上，我们的研究揭示了人类新皮层神经元出生后成熟的新机制，并展示了Patch-Seq在单细胞分辨率下揭示基因—生理特性关系的一种新应用。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.16.746058v1?rss=1

🏷️ 人类新皮层 青春期神经发育 Patch-Seq 单细胞电生理 锥体神经元 BK型钙激活钾通道