Nat Neurosci：神经信号的“专用点火按钮”，复旦大学舒友生团队发现轴突起始段上的棘突触可高效启动并分流信息流

2026-06-08 11:27:49
来源：医药头条

突触输入在树突和细胞体上整合，并在轴突起始段（AIS）触发动作电位。轴突起始段接收γ-氨基丁酸能突触输入；然而，关于轴突起始段谷氨酸能突触的结构与功能，人们仍知之甚少。

2026年5月15日，复旦大学舒友生独立通讯在Nature Neuroscience在线发表题为Excitatory synapses onto axonic spines jump-start action potentials and route information flow的研究论文。

该研究显示，在成年小鼠的三个脑区——背外侧隔核（dLS）、终纹床核和纹状体中，约半数被检测的神经元其轴突起始段存在轴突棘。在背外侧隔核中，轴突棘表达离子型谷氨酸受体，并经历结构可塑性。

轴突起始段的电压门控钠通道增强轴突棘的突触反应，从而促进动作电位的产生。尽管海马背侧CA3区神经元同时支配轴突棘神经元（ASNs）和非轴突棘神经元（non-ASNs），但它们优先激活轴突棘神经元，并通过前馈抑制继发地抑制非轴突棘神经元。

综上所述，这些结果表明，轴突棘能够启动背外侧隔核神经元的动作电位，并引导信息流从海马向下游脑区传递。

轴突起始段（AIS）是动作电位（AP）起始的关键部位，因其富含高密度的电压门控Na⁺（NaV）通道。通常情况下，由树突和胞体接收的突触输入经整合后，若总和突触后电位超过电压阈值，则会触发动作电位。然而，中枢神经系统（CNS）中多种类型的神经元AIS也接受谷氨酸能和γ-氨基丁酸能（GABA能）输入突触。

篮状细胞（Chandelier cells）在AIS上形成GABA能突触，对皮层锥体细胞的放电活动发挥强效调控作用。其同步激活与视觉皮层2/3层的觉醒状态密切相关，而其抑制则可诱导CA1区锥体细胞产生新的位置野。

在癫痫、精神分裂症和自闭症谱系障碍等病理状态中，已观察到这些轴-轴突触的改变。相比之下，尽管形态学研究表明，在大脑皮层、海马等不同脑区以及大鼠、猫、非人灵长类和人类等多种物种的谷氨酸能神经元中存在假定的轴突棘，但AIS处谷氨酸能突触的结构与功能仍未被探索。此外，在抑制性神经元的AIS上是否存在谷氨酸能突触尚不清楚。

图1.dLS神经元的AIS接收来自dCA3的突触输入（摘自Nature Neuroscience）

本研究发现，在三个主要由GABA能神经元主导的脑区（包括调控情绪和社会行为的枢纽结构——背外侧隔核（dLS））中，大多数受检神经元（比例为56%至60%）的AIS上存在轴突棘。dLS神经元的轴突棘表现出非对称突触的典型超微结构，并表达离子型谷氨酸受体。

这些轴突棘具有结构可塑性，能产生强烈的突触后反应，并增强动作电位的起始。因此，这些轴突棘确保了dLS轴突棘神经元（ASNs）对背侧CA3（dCA3）输入信号的快速放电响应，并在非ASNs中诱导出强烈的前馈抑制（FFI），从而调控来自海马的信息流。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41593-026-02282-4