
轴突有点像电线:导致神经冲动的长而薄的结构。
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一项挑衅性的研究声称,生物学教科书将需要一些重大的修订,尽管并非每个人都相信。神经元的轴突 - 臂状结构延伸并与其他脑细胞(如电线)交换信号 - 通常被描述为香肠样圆柱管,但新成像表明它们具有明显不同的结构。
使用高级成像技术,来自加利福尼亚大学,圣地亚哥大学和约翰·霍普金斯大学医学院的神经科学家仔细研究了鼠标的纳米镜结构揭示“弦上的珍珠”结构。
轴突似乎没有显示光滑的圆柱形形状,而是具有独特的结构,具有较宽的球形段(“珍珠”),与较窄的螺纹状连接(例如项链的“弦”)交替。
约翰·霍普金斯大学医学院的细胞生物学和神经科学副教授Shigeki Watanabe,“这些发现挑战了对轴突结构的了解,”陈述。

轴突“珍珠”结构的显微图像。
图片来源:Quan Gan,Mitsuo Suga,Shigeki Watanabe
除了具有挑战性的旧假设外,研究作者认为他们的观察结果可以帮助更好地解释轴突如何传输信息。
“了解轴突的结构对于理解脑细胞信号传导很重要。轴突是连接我们脑组织,使学习,记忆和其他功能的电缆。”
他指出:“轴突中的较宽空间使离子(化学颗粒)可以更快地通过并避免交通拥堵。”
研究人员说,他们通过使用高压冻结电子显微镜遇到了这种结构,这可以保留轴突的形状和结构。
渡边解释说:“要看到具有标准电子显微镜的纳米级结构,我们将组织固定并脱水,但冻结它们可以保持其形状 - 类似于冷冻葡萄而不是将其脱水成葡萄干。”
这一发现并非完全是蓝色的。科学家以前已经在垂死的脑细胞和患有的人的大脑中看到了所谓的“轴突串珠”,这被认为是细胞减少其结构完整性的结果。
相反,这项新研究认为,珍珠的形状实际上是轴突的正常状态 - 至少那些没有被绝缘层覆盖的轴突状态这是研究的重点。他们认为,他们认为以前的成像技术错误地将轴突描绘成光滑的香肠,而不是球茎和珠子。
该领域的其他专家对调查结果很感兴趣,尽管还没有完全说服。这项研究的一个问题是,新的成像技术也可能偏向结果。
“虽然快速冷冻是一个非常迅速的过程,但在处理样品[…]的操作过程中可能会发生一些事情,这也会导致串珠。”耶鲁大学医学院的神经科学家Pietro de Camilli都没有参与研究,他告诉科学。
上海大学的神经科学家唐·王(Tong Wang)补充说,这项新研究可能只是表明“活动物中的轴突形态正在持续而动态的变化”。
尽管有一些推动力,但该研究的作者仍然对他们的结论充满信心。为了进行研究,他们希望通过分析正在接受的患者的大脑样本来复制人轴突中的发现以及死于神经退行性疾病的人。
该研究发表在杂志上自然神经科学。