A discrete neuronal population coordinates brain-wide developmental activity.
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DOI：
10.1038/s41586-022-04406-9
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发表时间：
2022-03
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64.8
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文献类型：
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作者：
在脊椎动物中，不依赖刺激的活动伴随着整个发育中的大脑的神经回路成熟。最近在发育中的果蝇中枢神经系统（CNS）中发现了类似的活动，这表明发育活动对于复杂大脑的组装至关重要。这种活动如何在不同的大脑区域之间协调，以影响特定细胞类型水平上的突触发育，目前还没有很好的理解。在这里，我们表明，神经元表达阳离子通道Trpγ接力和模式的整个果蝇大脑的发育活动。在trpγ突变体中，活动整体减弱，活动模式和突触结构以细胞类型特异性方式改变。大脑中只有不到2%的神经元表达Trpγ。这些神经元在整个大脑中呈树枝状分布，沉默或激活它们会导致整个大脑活动的丧失或获得。总之，这些结果表明，这一小部分神经元协调了全脑的发育活动。我们提出，发展活动的定型模式是由一个离散的，遗传指定的网络，以指导在单个细胞和突触的水平上的神经回路组装。这项工作建立了苍蝇大脑作为一个实验上易于处理的系统，用于研究活动如何有助于突触和电路的形成。
In vertebrates, stimulus-independent activity accompanies neural circuit maturation throughout the developing brain. The recent discovery of comparable activity in the developing Drosophila central nervous system (CNS) suggests that developmental activity is fundamental to the assembly of complex brains. How such activity is coordinated across disparate brain regions to influence synaptic development at the level of defined cell types is not well understood. Here we show that neurons expressing the cation channel Trpγ relay and pattern developmental activity throughout the Drosophila brain. In trpγ mutants, activity is attenuated globally, and both patterns of activity and synapse structure are altered in a cell-type-specific fashion. Less than 2% of the neurons in the brain express Trpγ. These neurons arborize throughout the brain, and silencing or activating them leads to loss or gain of brain-wide activity. Together, these results indicate that this small population of neurons coordinates brain-wide developmental activity. We propose that stereotyped patterns of developmental activity are driven by a discrete, genetically specified network to instruct neural circuit assembly at the level of individual cells and synapses. This work establishes the fly brain as an experimentally tractable system for studying how activity contributes to synapse and circuit formation.
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