新生儿在学习如何驾驭世界时需要快速存储大量新信息。 沉默的突触? 神经元之间尚未成熟的连接,还没有神经递质活动? 被认为是允许这种快速信息存储在生命早期发生的硬件。
几十年前首次在新生小鼠身上发现,这些潜在的神经交叉点被认为随着动物的衰老而消失。 美国麻省理工学院研究人员最近的一项研究发现,这种消失行为可能并不像最初想象的那么极端。
该团队并没有专门研究这些潜在的联系。 相反,他们正在继续之前关于称为树突的神经细胞延伸位置的研究。
他们得到的比他们讨价还价的多一点。 他们不仅捕捉到了树突的图像,还捕捉到了无数微小的、线状的突起,称为丝状伪足。
“我们看到的第一件事非常奇怪,而且我们没有想到的是,到处都有丝状伪足,”说麻省理工学院的神经科学家马克·哈内特(Mark Harnett)是该论文的资深作者。
通常隐藏在用于照亮细胞进行成像的荧光强光中,研究人员使用了一种开发的特殊成像技术仅去年称为保留表位的蛋白质组放大分析 (eMAP)。
这种新的成像过程使用凝胶来帮助将精致的细胞结构和蛋白质锁定到位,使研究人员能够在组织被操纵时更好地研究它们。
将表达绿色荧光蛋白的小鼠插入两只雄性和两只雌性成年小鼠体内,以帮助照亮相关组织进行成像。 随后将它们的初级视觉皮层解剖出来并分成一毫米的切片,然后在 eMAP 水凝胶单体溶液中孵育并安装在载玻片之间。
这使得 eMAP 解决方案有时间将细胞结构粘合到位,从而使研究人员能够拍摄荧光树突的超高分辨率图像。
有了 2,234 个树突突起的放大图像,研究人员可以看到? 第一次? 成年小鼠的大脑中含有以前在成年小鼠中从未见过的密集的丝状细胞。
更重要的是,许多结构只具有成熟、功能性突触所需的两种神经递质受体之一。 如果没有第二个,它们实际上就是神经元之间的“沉默”连接。
接下来,研究人员询问是否可以激活成人的沉默突触。
他们证明,通过在丝状伪足线的尖端释放神经递质谷氨酸,并在十毫秒后产生小电流,这是可能的。
这个过程在几分钟内使突触“恢复”,刺激缺失受体的积累,并使丝状伪足与邻近的神经纤维形成连接。
这些受体通常被镁离子阻断,但电流会释放它们,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容易得多。
研究人员目前正在研究成人脑组织中是否存在沉默突触。
“据我所知,这篇论文是第一个真正的证据,证明它在哺乳动物大脑中实际上是如何运作的,”哈内特说。
“丝状伪足使记忆系统既灵活又强大。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。”
这篇论文发表于自然。