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初级视皮层可塑性关键期(critical period，CP)开启的必要条件之一就是小清蛋白中间神经元(parvalbumin-expressing interneuron，PV-INs)的发育成熟[1]。然而，目前我们对于关键期开启的突触和环路机制的了解并不完全[2-3]。在本项研究中，为了系统地研究初级视皮层中神经环路的早期发育，我们对小鼠初级视皮层第Ⅳ层——视皮层接受外侧膝状体投射的主要层(the majorthalamorecipient layer)——神经元进行了全细胞记录和成对全细胞记录。这些神经元包括兴奋性神经元(principal cells，PCs)和两种主要的抑制性中间神经元——PV-INs和SOM-INs(somatostatin-expressing interneurons，SOM-INs)。结果显示:从睁眼(eye opening)(postnatal day14-15，P14-15)到关键期开启(the CP onset)(P20-21)，(1)在高频脉冲刺激(5-10 pulses，20/40 Hz)下，从PC至PV-IN(PC→PV)、PC至SOM-IN(PC→SOM)以及两个PCs之间(PC→PC)的兴奋性突触的短时程可塑性均发生改变。具体来讲，PC→PV和PC→PC突触的短时程抑制(short-term depression，STD)显著下降，PC→SOM突触的短时程易化(short-term facilitation)显著增强;此外，PC→PC和PC→SOM突触的强度均显著下降;而PC→PV突触的强度维持不变。机制上，突触后反应的均值-变异分析(mean-variance analysis)和PV-INs上兴奋性微小突触后电流(mEPSCs)记录的结果表明:突触前的调制介导了上述突触的发育变化;(2) PCs和PV-INs接受的前馈(feedforward)兴奋性丘脑-皮层(thalamocortical)突触的短时程可塑性保持不变，但其强度显著增强;(3)抑制性PV→PC、PV→PV和SOM→PC突触的短时程可塑性都保持不变;PV→PC突触的强度增强约1倍;这一点和相同发育阶段内，PCs胞体周围由PV-INs形成的突触前bouton数量增加是一致的;PV→PV和SOM→PC突触的强度均没有改变。 在成熟的皮层中，PV-INs的有效激活对γ-振荡(gamma oscillations，20-80 Hz)的产生非常关键[4-5]。γ-振荡会影响皮层对感觉信息的处理和学习[4-6]。因为兴奋性PC→PV突触STD的下降会增强大脑在高频活动时对PV-INs的招募，所以我们据此推测皮层网络活动中的γ-振荡会相应地受到PC→PV突触发育变化的调节。因此，我们进一步在关键期前(pre-CP)和关键期(CP)的清醒(awake)小鼠上，在体（in vivo）记录了初级视皮层中的局部场电位(local fieldpotentials，LFPs)和single-unit activities，以研究γ-振荡的发育变化。实验结果显示，从关键期前到关键期，视觉诱发的（visual-evoked）慢γ-振荡(20-30Hz)功率显著增大。此外，动作电位-场电位耦合分析(spike-fieldcoherence analysis)的结果显示，PV-INs和PCs的发放确实对场电位γ-振荡有贡献。这提示皮层兴奋性和抑制性神经网络的发育成熟影响了皮层对PV-INs的招募，从而参与调制皮层γ-振荡。 综上所述，我们的研究结果阐明，从关键期前到关键期开启这段时间内，兴奋性和抑制性神经元网络均经历了一个功能发育成熟的过程。同时，我们还发现，初级视皮层内γ-振荡受到显著的发育调节。这些结果提示，初级视皮层PV-INs神经元网络的发育成熟可能调节了神经元的同步化发放，特别是γ-振荡，从而发挥调节关键期可塑性的作用。