軸突起始段（axon initial segment, AIS）是軸突近胞體端的亞細胞結構，其獨特的位置特征與結構特征對動作電位的產生具有決定性作用。AIS具有高度的可塑性，在神經網絡活動異常時，能夠通過動態調控其自身結構來改變神經元興奮性，因此對維持神經網絡穩態具有重要意義。過去對AIS穩態可塑性的研究往往通過擾亂整體網絡水平進行研究，這種擾亂很少在生理狀態下發生。而特定環路活動的改變是否足以引起AIS發生穩態可塑變化仍然未知，因而AIS穩態可塑性究竟具有怎樣的生理學意義目前尚不清楚。
2024年8月2日，MK体育平台腦科學研究院/腦功能與腦疾病全國重點實驗室邰一琳和何苗團隊與MK体育平台腦科學轉化研究院舒友生團隊、上海交通大學醫學院呂江騰團隊在《科學進展》（Science Advances）合作發表題為《軸突——軸突型突觸輸入通過調節軸突起始段的結構和功能來驅動穩態可塑性》（Axo-axonic synaptic input drives homeostatic plasticity by tuning the axon initial segment structurally and functionally）的論文，報導了AIS在局部微環路水平的穩態調節機製，並揭示了其在調節小鼠社交行為中的生理意義。
該研究以特異性支配AIS的吊燈樣細胞（chandelier cell, ChC）為切入點，借助遺傳工具，建立了新型消融、抑製與激活吊燈樣細胞的策略，實現了對軸突起始段特有突觸活動的特異性調控。結果表明，局部微環路水平的活動足以使AIS在結構水平和分子水平發生可塑性變化，並最終改變神經元興奮性。進一步研究發現，AIS的穩態變化挽救了小鼠因吊燈樣細胞活動異常而引起的社交缺陷。以上結果證明，僅改變吊燈樣細胞的電活動便足以引起AIS發生穩態可塑性變化，而這種可塑性變化恰恰對抗了因環路活動異常所引起的動物行為異常。該研究有助於我們理解AIS可塑性存在的生理意義並豐富我們對大腦穩態機製的認識。
圖：吊燈樣細胞突觸活性的持續變化引起錐體神經元AIS發生穩態可塑性變化，從而對抗因吊燈樣細胞活性改變而引起的小鼠社交缺陷
MK体育平台腦科學研究院博士生趙瑞、上海交通大學醫學院博士生任百慧和MK体育平台腦科學轉化研究院博士後肖宇婕為本文的共同第一作者。MK体育平台腦科學研究院邰一琳研究員、上海交通大學醫學院呂江騰研究員、MK体育平台腦科學研究院何苗研究員、以及MK体育平台腦科學轉化研究院舒友生研究員為本文的共同通訊作者。本研究得到科技創新2030重大項目、國家自然科學基金、中國博士後科學基金的大力支持。
論文地址：https://doi.org/10.1126/sciadv.adk4331
