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早期记忆形成的生理基础:第一次在成年实验鼠的脑中观察到“沉默突触”

早期记忆形成的生理基础:第一次在成年实验鼠的脑中观察到“沉默突触”
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新生儿在学习适应环境时需要快速存储大量新信息。沉默突触——神经元之间还没有神经递质活动的不成熟连接——被认为是允许这种快速信息存储在生命早期得以实现的基本硬件。

几十年前在新生鼠身上发现,这些潜在的神经节点会随着年龄的增长而消失。美国麻省理工学院的研究人员最近的一项研究则指出,它们的消失可能并不像最初假设的那样彻底。

该团队并未专门研究这些潜在的节点。相反,他们继续了之前关于名为树突的神经细胞延伸位置的研究。

他们实际得到的比他们希望所得还多了一点。他们不仅捕捉到了树突的图像,还捕捉到了从树突中冒出的无数微小的线状突起,称为丝状伪足。

“我们首先看到的是丝状伪足,这非常奇怪,我们没想到,到处都是丝状伪足。”该论文的资深作者、麻省理工学院神经科学家马克·哈内特说。

它们通常隐藏在用于照亮细胞进行成像的荧光的眩光下,研究人员使用了一种去年才开发出来的特殊成像技术——保留表位的蛋白质组放大分析 (eMAP)——才辨识出它们。

新的成像过程使用凝胶将脆弱的细胞结构和蛋白质锁定到位。

向两只雄性和两只雌性成年小鼠体内注入表达绿色荧光蛋白的病毒,以实现照亮相关组织进行成像。它们的初级视觉皮层后来被解剖出来并分成一毫米的切片,然后培育在 eMAP 水凝胶单体溶液中,最好放置到载玻片上。

有了2234个树突的放大图像,研究人员第一次看到,成年老鼠的大脑中有从未见过的丝状足。

更重要的是,许多结构只有两种神经递质受体中的一种,但没有第二个,它们实际上是神经元之间的“沉默”连接。

接下来,研究人员想了解,是否可以激活成年体的沉默突触。

他们证明这是可能的,方法是在丝状伪足线的尖端释放神经递质谷氨酸,并在十毫秒后发送微电流。

这个过程在几分钟内“解除”了突触的沉默,刺激了缺失受体的积累,并允许丝状伪足与邻近的神经纤维形成连接。

这些受体通常会被镁离子阻断,但电流会释放它们,从而使丝状伪足能够接收来自另一个神经元的信息。

研究小组发现,激活沉默的突触比改变成熟神经元上树突棘的活动要容易得多。

研究人员现在正在研究成年人脑组织中是否存在沉默突触。

“据我所知,这篇论文提出了第一个真正的证据,显示丝状伪足如何在哺乳动物大脑中发挥作用。”Harnett 说。“丝状伪足让记忆系统既灵活又稳健。你需要灵活性来获取新信息,但你也需要稳定性来保留重要信息。”

这篇论文发表在《自然》上。

https://www.sciencealert.com/millions-of-silent-synapses-could-be-the-key-to-lifelong-learning

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