科學(xué)家闡明了突觸相互競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程，并描述了在發(fā)育過(guò)程中如何消除弱和嘈雜的突觸。
九州大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育中一個(gè)關(guān)鍵但經(jīng)常被忽視的階段(稱為突觸修剪)的潛在機(jī)制。
研究小組使用小鼠二尖瓣細(xì)胞(嗅覺系統(tǒng)中的一種神經(jīng)元)進(jìn)行研究。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)元接受神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)時(shí)，受體樹突會(huì)通過(guò)一系列化學(xué)途徑受到保護(hù)。同時(shí)，去極化會(huì)觸發(fā)同一細(xì)胞的其他樹突遵循一條促進(jìn)修剪的單獨(dú)途徑。該研究結(jié)果最近發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》雜志上。
神經(jīng)元如何連接和重塑自身是神經(jīng)生物學(xué)的一個(gè)基本問(wèn)題。正確網(wǎng)絡(luò)背后的關(guān)鍵概念是神經(jīng)元形成并加強(qiáng)與其他神經(jīng)元的連接，同時(shí)修剪過(guò)多和不正確的神經(jīng)元。
“神經(jīng)回路重塑中的一個(gè)常見短語(yǔ)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(hào)的神經(jīng)元如何傾向于加強(qiáng)聯(lián)系，而后者則解釋了如果沒有信號(hào)傳遞，聯(lián)系就會(huì)減弱，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的九州大學(xué)醫(yī)學(xué)學(xué)院的 Takeshi Imai 教授解釋道。“這是一個(gè)精煉過(guò)程，對(duì)于大腦的正常成熟至關(guān)重要。”
出生兩天后小鼠的嗅球帶有熒光指示信號(hào)。視頻顯示，嗅球中的信號(hào)中轉(zhuǎn)站腎小球會(huì)自發(fā)地發(fā)出信號(hào)。這種自發(fā)的信號(hào)傳導(dǎo)最終將導(dǎo)致二尖瓣細(xì)胞的適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)化和修剪。使用雙光子顯微鏡對(duì)視頻進(jìn)行離體成像。圖片來(lái)源：九州大學(xué)/今井實(shí)驗(yàn)室
幾十年來(lái)，包括今井教授在內(nèi)的研究人員探索了神經(jīng)元如何形成和加強(qiáng)其連接的基本過(guò)程。然而，這一過(guò)程中存在一個(gè)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(lǐng)域每個(gè)人都知道和觀察到的事情。但如果你看一下文獻(xiàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)缺乏對(duì)驅(qū)動(dòng)這一過(guò)程的確切機(jī)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(yùn)動(dòng)信號(hào)的神經(jīng)元。首先，肌纖維接收來(lái)自許多運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的輸入。隨著你的成長(zhǎng)，這些連接會(huì)得到微調(diào)，其中一些連接會(huì)得到加強(qiáng)，而另一些則會(huì)被消除，直到只有一個(gè)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(shí)候就缺乏運(yùn)動(dòng)控制和協(xié)調(diào)能力。
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