一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，神經(jīng)科學(xué)家已經(jīng)知道，神經(jīng)細(xì)胞會(huì)通過(guò)它們之間的小縫隙相互交談，信息會(huì)通過(guò)谷氨酸，多巴胺和5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)突觸傳遞。然后，神經(jīng)遞質(zhì)激活接收神經(jīng)元上的受體以傳達(dá)興奮性或抑制性信息。
但是，除了基本構(gòu)想之外，關(guān)于大腦功能的這一關(guān)鍵方面如何發(fā)生的細(xì)節(jié)仍然難以捉摸。現(xiàn)在，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院(UM SOM)的科學(xué)家進(jìn)行的新研究首次闡明了此過(guò)程的體系結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息。該論文發(fā)表在《自然》雜志上
為了可視化突觸的亞微觀尺度(跨度為百萬(wàn)分之幾英寸)上的特征，研究人員轉(zhuǎn)向了一種稱為單分子成像的創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)可以定位和跟蹤單個(gè)蛋白質(zhì)分子在腦膜內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。單個(gè)突觸，甚至在活細(xì)胞中。使用這種方法，科學(xué)家們?cè)谏窠?jīng)傳遞過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了意想不到的精確模式。研究人員研究了培養(yǎng)的大鼠突觸，其在總體結(jié)構(gòu)上與人突觸非常相似。
生理學(xué)系副教授，執(zhí)行這項(xiàng)工作的組長(zhǎng)Thomas Blanpied博士說(shuō)：“我們正在看到前所未有的事物。這是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。”“多年來(lái)，我們已經(jīng)掌握了突觸中發(fā)現(xiàn)的多種分子的列表，但這并沒(méi)有使我們深入地了解這些分子如何相互配合，或者該過(guò)程如何在結(jié)構(gòu)上真正起作用?，F(xiàn)在使用單分子成像來(lái)繪制許多關(guān)鍵蛋白的位置，我們終于能夠揭示突觸的核心結(jié)構(gòu)。”
在論文中，Blanpied描述了此體系結(jié)構(gòu)的意外方面，這可以解釋為什么突觸如此有效，但在疾病期間也容易被破壞：在每個(gè)突觸中，關(guān)鍵蛋白都非常精確地組織在細(xì)胞間隙之間。Blanpied說(shuō)：“神經(jīng)元比將神經(jīng)遞質(zhì)分子的釋放定位在其受體附近的想象要好。”“兩個(gè)不同神經(jīng)元中的蛋白質(zhì)以難以置信的精確度對(duì)齊，幾乎在兩個(gè)細(xì)胞之間形成了一個(gè)延伸的柱。”這種接近度優(yōu)化了傳輸?shù)墓β?，并且還提出了可以修改此傳輸?shù)男路椒ā?/p>
理解這種體系結(jié)構(gòu)將有助于弄清大腦內(nèi)部的通信方式，或者在精神疾病或神經(jīng)系統(tǒng)疾病的情況下，它如何失效。Blanpied還專注于“粘附分子”的活性，“粘附分子”從一個(gè)細(xì)胞延伸到另一個(gè)細(xì)胞，并且可能是“納米柱”的重要組成部分。他懷疑，如果粘附分子沒(méi)有正確地放置在突觸上，突觸結(jié)構(gòu)將被破壞，神經(jīng)遞質(zhì)將無(wú)法發(fā)揮作用。坦率地說(shuō)，至少在某些疾病中，問(wèn)題可能是即使大腦中神經(jīng)遞質(zhì)的數(shù)量適當(dāng)，突觸也不能有效地傳遞這些分子。
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