细胞生物学家正在研究大脑灵活性和稳定性的平衡

人类大脑最引人注目的事情之一就是它的变化。很多。这种重塑自我、变形、加强某些联系而让另一些联系消失的能力让安德里亚·戈麦斯着迷。

戈麦斯是加州大学伯克利分校的分子和细胞生物学家，她花时间试图弄清楚大脑是如何保持状态的(SN：2012 年 7 月 27 日）。

戈麦斯说，人类的大脑在刀刃上运作，是灵活性和刚性结构之间纤细而恰到好处的折衷。太多的可塑性会演变成混乱。 “我们永远不会有记忆形式。我们永远不会学到任何东西，”她说。但过于僵化同样会带来灾难性的后果。 “我发现，一些最有趣的问题是什么机制、什么生物学特征让我们生活在这种边缘。”

戈麦斯的研究范围从微小的——例如，在神经细胞之间萌芽的称为突触的微小管道——到行为的巨大转变。瑞士巴塞尔大学神经生物学家、她的前博士后导师彼得·谢菲尔 (Peter Scheiffele) 表示，这种广泛的好奇心是她作为科学家的标志之一。

他记得当戈麦斯一直在研究大脑时，他开始对肠道着迷。她开始尝试分子指令可以像塑造大脑一样帮助塑造肠道的想法，但这项工作因 COVID-19 而停止。

“我不认为这是一个缺乏成功的故事，”谢菲尔说。 “我认为它恰恰相反——一个充满真正热情、动力的故事，在某些时候，还有一定的随机性，但又是创造性的随机性。”这是一个故事，“嘿，这很酷。我真的很想看看这个，看看是否有什么令人兴奋的事情发生，”谢菲尔说。 “对我来说，这象征着她经常从事科学工作。”

谢菲尔说，一些科学家是线性思考者，坚持严格的计划。戈麦斯更喜欢“蓝天，出去挑战自己，挑战问题”，他补充道。她乐观地说道：“让我们看看。”

这种“让我们看看”的能量让戈麦斯的研究方向发生了许多重大变化。作为柯林斯堡科罗拉多州立大学的一名本科生，她研究了甲壳类动物的蜕皮等。然后，作为纽约大学的研究生，她最终转向大脑，研究神经细胞连接的可塑性。

在谢菲尔团队担任博士后期间，她和她的同事对某些突触的构建方式有了惊人的发现。

这一发现取决于一个被称为“剪接”的过程。细胞机器不仅仅从 DNA 中连续、忠实地复制信息。这些信息可以被剪切、重组或拼接，形成新版本的蛋白质。戈麦斯说，这些拼接的信息是“改变事物的机会”。

事实证明，至少在小鼠的大脑中，剪接事件产生的一种蛋白质会显着影响某些神经细胞的突触。当该版本的蛋白质缺失时，这些突触就不会像应有的那样做出反应，并且老鼠从对新物体好奇转变为回避它们，研究人员于 2016 年报告科学。

该研究的合著者谢菲尔说，这些结果“让我们和该领域的许多人开始对神经系统剪接的作用产生非常不同的思考”。 “这不是某种微调。这可能是一个根本性的转变。”

这些天，戈麦斯有了新的焦点。她没有研究内部蛋白质如何实现变化，而是开始了一个项目，研究一种有趣的外部方式来改变大脑——迷幻药物。

迷幻药被认为可以以科学家尚未完全理解的方式打开大脑的可塑性之窗。戈麦斯怀疑，这种灵活性可能出现的一种方式是通过拼接。戈麦斯和她的同事在初步研究中发现，单剂量的裸盖菇素会导致小鼠大脑中发生数千次剪接事件，而如果没有这种药物，这种情况就不会发生。 “对我来说，这是发现新的可塑性机制的丰富手段，”她说，“这确实是我的目标。”

哈佛医学院和博德研究所的发育神经生物学家戈登·菲舍尔说，总的来说，迷幻药物对大脑的影响仍然是一个谜。 “任何深刻影响你的自我意识、存在、身份、意识的事物都是我们如何看待大脑功能的基础，”他说。

迷幻后的其他变化比比皆是：基因活性发生变化，神经细胞周围的刚性结构减少，这些与记忆存储有关，称为(序列号：10/20/15）。一些最大的变化发生在大脑处理感知的部分的神经细胞活动中。

戈麦斯来自新墨西哥州拉斯克鲁塞斯，是拉古纳普韦布洛部落的成员。 “在我开始研究致幻剂之前，我就从原住民的角度听说过致幻剂，一直追溯到高中。”到达伯克利并开始建立新实验室后不久，一位新同事提出了合作研究迷幻药如何使大脑变得更加灵活的想法——这是戈麦斯对改变持开放态度的另一个例子，并说：“让我们看看。”