婴幼儿在生命早期阶段面临巨大的生存挑战。期间,父母的关爱对婴幼儿的生长发育尤为重要。父母关爱被剥夺的早期经历,导致婴幼儿中枢神经系统发育停滞,造成不可逆的永久性伤害。在我国,“留守儿童”已经成为一个突出的社会问题。“留守儿童”由于亲情缺失,心理健康方面存在阴影,表现出内心封闭、情感冷漠、自卑懦弱、行为孤僻,缺乏爱心和社会交流的主动性,有的脾气暴躁、冲动易怒,严重情况下导致精神障碍,这些均是前额叶皮层(Prefrontal cortex, PFC)功能异常的具体表现,其神经机制尚不清楚。在中枢神经系统,髓鞘是由少突胶质细胞(Oligodendrocyte, OL)包绕轴突形成的多层膜结构。髓鞘对于动作电位跳跃式传递非常重要。中枢神经系统髓鞘化具有巨大的可塑性,而这一可塑性受到环境因素和社会活动的调节。研究表明,将小鼠单独饲养,会降低内侧前额叶皮层(Medial prefrontal cortex, mPFC)的髓鞘化水平,并损害nPFC相关功能。本研究拟采用大鼠母分隔离(Maternal separation, MS)模型,研究母婴分离对mPFC早期髓鞘发育的影响及其分子机制,观察与之相关的认知功能改变。首先,我们检测大鼠mPFC在不同年龄阶段的髓鞘化水平。我们发现,大鼠在刚出生时mPFC髓鞘化水平非常低,断奶后髓鞘化水平迅速增加,并在成年时达到顶峰,进入老年后又逐渐减少。这些结果表明,大鼠mPFC髓鞘化水平在整个生命周期中呈倒“U”型结构,同时也暗示mPFC的髓鞘可能在一定程度上参与mPFC功能的执行。为了研究母婴分离对中枢神经系统髓鞘发育与认知功能的影响,新生大鼠被随机地分为对照组(HC组)和母婴分离组(MS组)。在出生后第21天(P21),通过免疫荧光染色,我们观测到MS组mPFC髓鞘化水平显著低于HC组。通过Western-bloting,我们进一步证明MS组mPFC的髓鞘基本蛋白(Myelin basic protein, MBP)表达水平显著低于HC组。这一现象不仅仅在雄鼠被发现,雌鼠也有类似的现象。此外,我们利用电镜观察发现,MS组mPFC的髓鞘厚度显著薄于HC组,并且髓鞘呈松散状态,包裹不紧密,而轴突的直径并无明显差异。为了分析母婴分离对mPFC髓鞘化的影响是否会持续到成年,我们检测出P60成年大鼠mPFC的髓鞘化水平。结果表明,MS组即使到了成年,其mPFC的髓鞘化水平仍然不能恢复到正常水平。为了进一步研究母婴分离是否会影响其他脑区的髓鞘发育,我们检测胼胝体、纹状体和海马的髓鞘发育情况。结果表明,与HC组相比,MS组在胼胝体、纹状体和海马的髓鞘化并未受到显著影响。中枢神经系统髓鞘由OL形成,OL由少突胶质细胞前体细胞(Oligodendrocyte precursor cell,OPC)分化而来,OPC的增殖和OL的成熟受到阻碍,是发生髓鞘缺陷的重要原因之一。通过BrdU体内标记实验我们发现,母婴分离的确抑制OPC的分裂和OL的成熟。最近研究表明,母亲对婴幼儿的关爱行为和早期应激(Early life stress, ELS)都将影响子代DNA乙酰化水平。因此,我们推测母婴分离影响mPFC髓鞘发育是通过调节DNA乙酰化所导致的。众所周知,组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases, HDACs)参与DNA乙酰化水平的调节,同时也是中枢神经系统髓鞘形成所必需的。我们发现,母婴分离降低HDAC1/2在mPFC中的表达水平,并激活抑制OPC分化的Wnt信号通路,从而导致mPFC髓鞘发育受阻。髓鞘在大脑执行高级认知功能过程中发挥着重要作用,髓鞘发育异常会引起多种神经、精神疾病。鉴于髓鞘对行为的重要性,我们运用行为学方法检测mPFC依赖的行为学任务。我们发现,母婴分离损害mPFC的相关功能。母婴分离对mPFC髓鞘化的影响是否是造成mPFC功能受损的原因?母婴分离除了对OL的生成和髓鞘化产生影响外,还对大脑的神经元发育和突触连接有着深刻的影响,这些都将影响到mPFC的功能。为了证明该假设,我们使用HDACs的抑制剂VPA处理新生大鼠,观察VPA处理是否可以影响到mPFC的功能,VPA被认为可以增加突触的可塑性但会抑制OL的生成。结果表明,VPA处理会损害大鼠的认知功能和社交能力。如前所述,HDACs被抑制可提高学习能力和突触的可塑性,所以VPA对神经元和突触连接的影响不是损害大鼠认知功能和社交能力的原因,而是由于VPA抑制髓鞘的发育。为了进一步研究髓鞘化在mPFC功能中的作用,我们采用立体定位注射的方法特异性的注射L-溶血磷脂(LPC)到双侧mPFC,诱导mPFC脱髓鞘化。7天后我们发现注射LPC使]mPFC发生了严重的脱髓鞘化。行为学结果表明,LPC诱导脱髓鞘会损害大鼠的认知功能和社交能力。由此可见,OL的分化及髓鞘化是mPFC发挥功能所必需的。同时也证明母婴分离损害mPFC的相关功能,至少在一定程度上,是通过阻碍mPFC的髓鞘发育而导致的。综上所述,母婴分离严重影响mPFC髓鞘发育,并损害与之相关的功能。mPFC髓鞘化对mPFC功能的正常执行是必需的。本工作对深入理解母婴分离对大脑发育及认知功能的危害具有重要理论意义。