深埋在大腦內部神經迴路的微模組

神經元是大腦的基本元件，正如同不同的電子元件以不同的方式相接會得到的不同功能的電路。上回由江博士等人的研究帶領我們探索視覺皮質的大腦神經的三種連結組合規則。本次則是由Helene Schmidt等人的研究，為我們一窺在更小的尺度中，神經是如何相連的。本篇研究在2017年發表於Nature。

作者將目標放在幼鼠和成鼠的中間內嗅皮質(medial entorhinal cortex, MEC)的第二層(L2)。內嗅皮質和記憶的形成有非常重要的關聯，內嗅皮質接收周邊腦區的訊息，接者再將訊息傳送進入海馬迴(hippocampus)。作者藉由新發展的連續掃描電子顯微鏡術(serial block-face scanning electron microscopy, SBEM)和神經骨架技術分析(sksleton-based connectomic data analysis)，分析內嗅皮質中的興奮性細胞和抑制性細胞的連結網路。並藉由”依據路徑長的突觸分類”(path-length dependent axonal synapse sorting, PLASS)發現在此層的細胞會形成細胞層級的前饋抑制迴路(cellular feedforward inhibition circuit, cFFI)。這種先刺激抑制性神經元來共同調控下一個興奮性神經元的連結方式，經過數值模擬的分析，結果顯示可以在時間上更精確的調控神經的活性。

在本篇中有幾個重要的發現：首先，過去的研究中顯示在本層的興奮性細胞基本上幾乎都被抑制性細胞包圍而不相連。然而此篇顯示，最主要的連結方式應為興奮性細胞(preE)和1-3個抑制性的細胞(I)相連。接著，興奮性的細胞(preE)和抑制性的細胞(I)一起分別連到下游的興奮性細胞(postE)。

更進一步地看，這樣的連結方式又被更精緻的亞細胞層次構築。preE在訊息傳遞的過程中，在軸突上會先有更多的突觸連結到I，接著在較遠端才連結到postE。而I則擁有數倍大的半徑和髓鞘加快自身的訊息處理速度。另外在postE的部分，則是preE和postE的突觸在較末端的樹突上和相連，I在較靠近胞體(soma)的部分相連。在這樣的結構下，訊息進到postE的時候，會先有抑制性的訊號進入，幫助調控。

神經網路究竟是如何作用的，是當代神經科學的重要課題。本篇有別於大多的研究著眼於腦區之間的連結或是組織層級的連結，進到更細緻的亞細胞層次，讓我們對於神經是如何形成這樣精緻的網路有更深一層的認識！

Reference:
Helene et al.; Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex; Nature(2017)

撰稿人：
強敬哲    C.C.    Charng