神經(jīng)元通過快速電信號進(jìn)行交流，這些電信號調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)(大腦的化學(xué)信使)的釋放。一旦通過神經(jīng)元傳輸，電信號會導(dǎo)致與另一個(gè)神經(jīng)元(稱為突觸)的結(jié)合釋放出充滿神經(jīng)遞質(zhì)的液滴，將信息傳遞給下一個(gè)神經(jīng)元。這種神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的交流稱為誘發(fā)神經(jīng)傳遞。
然而，即使在沒有電脈沖的情況下，也會在突觸處釋放一些含有神經(jīng)遞質(zhì)的液滴。神經(jīng)遺傳學(xué)與疾病實(shí)驗(yàn)室主任、EPFL 腦心智研究所教授布賴恩麥凱布說，這些微型釋放事件——或迷你——長期以來一直被認(rèn)為是“背景噪音”。
但幾項(xiàng)研究表明，迷你確實(shí)有一種功能——而且是一項(xiàng)重要的功能。例如，2014 年，McCabe 和他的團(tuán)隊(duì)表明，minis 對于突觸的發(fā)展很重要。McCabe 說，如果大腦中的神經(jīng)元是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，則誘發(fā)釋放將是機(jī)器交換信息的數(shù)據(jù)包，而 minis 將是 ping——確定兩臺計(jì)算機(jī)之間是否存在連接的簡短電子信號。“Minis 是神經(jīng)元用來表示‘我已連接’的信號。”
為了評估 minis 是否可以在成熟的神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮作用，McCabe 小組的博士后 Soumya Banerjee 和他的同事開始研究一組控制果蠅運(yùn)動的神經(jīng)元。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著昆蟲年齡的增長，它們的突觸開始分解成更小的碎片。(類似的過程發(fā)生在衰老的哺乳動物中，包括人。)隨著神經(jīng)接頭的破壞，誘發(fā)和微型神經(jīng)傳遞都受到抑制，蒼蠅出現(xiàn)運(yùn)動問題，例如爬上塑料瓶壁的能力下降。
接下來，該團(tuán)隊(duì)評估了刺激或抑制誘發(fā)和微型神經(jīng)傳遞的效果。當(dāng)兩種類型的神經(jīng)傳遞都被阻斷時(shí)，突觸會過早老化，這表明在衰老過程中或與老年相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，神經(jīng)傳遞的變化發(fā)生在突觸開始崩潰之前。McCabe 說，這一發(fā)現(xiàn)顛覆了神經(jīng)科學(xué)中一個(gè)長期存在的想法。“長期以來，人們一直認(rèn)為突觸的結(jié)構(gòu)崩潰了，這會導(dǎo)致突觸的功能發(fā)生變化，但我們發(fā)現(xiàn)情況正好相反，”他說。
研究人員發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)刺激誘發(fā)神經(jīng)傳遞對老化的突觸沒有影響。然而，增加 minis 的頻率可以保持突觸完整，并將中年果蠅的運(yùn)動能力保持在與幼果蠅相當(dāng)?shù)乃健?ldquo;包括人類在內(nèi)的所有衰老動物的運(yùn)動能力都會下降，因此看到我們可以改變這種狀況是一個(gè)令人愉快的驚喜，”麥凱布說。
發(fā)表在《自然通訊》上的研究結(jié)果可能對人類健康具有重要意義：迄今為止研究的每種類型的突觸都發(fā)現(xiàn)了微型神經(jīng)元，微型神經(jīng)傳遞的缺陷與兒童的一系列神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)。弄清楚微型神經(jīng)傳遞的減少如何改變突觸的結(jié)構(gòu)，以及這反過來又如何影響行為，可能有助于更好地了解神經(jīng)退行性疾病和其他大腦疾病。
標(biāo)簽： 大腦
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