樹突之戰(zhàn)：神經(jīng)元如何競爭切斷連接

科學(xué)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(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大腦發(fā)育中一個關(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)信號時(shí)，受體樹突會通過一系列化學(xué)途徑受到保護(hù)。同時(shí)，去極化會觸發(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)的一個基本問題。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(qiáng)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(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。“這是一個精煉過程，對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。視頻顯示，嗅球中的信號中轉(zhuǎn)站腎小球會自發(fā)地發(fā)出信號。這種自發(fā)的信號傳導(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視頻進(jìn)行離體成像。圖片來源：九州大學(xué)/今井實(shí)驗(yàn)室

幾十年來，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(lǐng)域每個人都知道和觀察到的事情。但如果你看一下文獻(xiàn)，就會發(fā)現(xiàn)缺乏對驅(qū)動這一過程的確切機(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)動信號的神經(jīng)元。首先，肌纖維接收來自許多運(yùn)動神經(jīng)元的輸入。隨著你的成長，這些連接會得到微調(diào)，其中一些連接會得到加強(qiáng)，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(shí)候就缺乏運(yùn)動控制和協(xié)調(diào)能力。

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