科學家闡明了突觸相互競爭的過程，并描述了在發(fā)育過程中如何消除弱和嘈雜的突觸。
九州大學的科學家發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育中一個關鍵但經(jīng)常被忽視的階段(稱為突觸修剪)的潛在機制。
研究小組使用小鼠二尖瓣細胞(嗅覺系統(tǒng)中的一種神經(jīng)元)進行研究。他們發(fā)現(xiàn)，當神經(jīng)元接受神經(jīng)遞質信號時，受體樹突會通過一系列化學途徑受到保護。同時，去極化會觸發(fā)同一細胞的其他樹突遵循一條促進修剪的單獨途徑。該研究結果最近發(fā)表在《發(fā)育細胞》雜志上。
神經(jīng)元如何連接和重塑自身是神經(jīng)生物學的一個基本問題。正確網(wǎng)絡背后的關鍵概念是神經(jīng)元形成并加強與其他神經(jīng)元的連接，同時修剪過多和不正確的神經(jīng)元。
“神經(jīng)回路重塑中的一個常見短語是‘一起發(fā)射’和‘不同步，失去鏈接’。前者描述了相互傳遞信號的神經(jīng)元如何傾向于加強聯(lián)系，而后者則解釋了如果沒有信號傳遞，聯(lián)系就會減弱，”領導這項研究的九州大學醫(yī)學學院的 Takeshi Imai 教授解釋道。“這是一個精煉過程，對于大腦的正常成熟至關重要。”
出生兩天后小鼠的嗅球帶有熒光指示信號。視頻顯示，嗅球中的信號中轉站腎小球會自發(fā)地發(fā)出信號。這種自發(fā)的信號傳導最終將導致二尖瓣細胞的適當網(wǎng)絡化和修剪。使用雙光子顯微鏡對視頻進行離體成像。圖片來源：九州大學/今井實驗室
幾十年來，包括今井教授在內的研究人員探索了神經(jīng)元如何形成和加強其連接的基本過程。然而，這一過程中存在一個很少有人研究的重大缺陷：這些聯(lián)系是如何消除的。
“神經(jīng)元連接的消除，我們稱之為修剪，是該領域每個人都知道和觀察到的事情。但如果你看一下文獻，就會發(fā)現(xiàn)缺乏對驅動這一過程的確切機制的研究。”第一作者 Satoshi Fujimoto 解釋道。
連接的消除發(fā)生在神經(jīng)系統(tǒng)的各處，例如神經(jīng)肌肉接頭，即向肌肉發(fā)送運動信號的神經(jīng)元。首先，肌纖維接收來自許多運動神經(jīng)元的輸入。隨著你的成長，這些連接會得到微調，其中一些連接會得到加強，而另一些則會被消除，直到只有一個神經(jīng)元連接到一根肌肉纖維。這就是為什么你在很小的時候就缺乏運動控制和協(xié)調能力。
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