主要观点总结
麻省理工学院的神经科学家在成年小鼠的大脑皮层中发现了约30%的神经突触处于静默状态,这些静默突触有助于新记忆的形成。研究人员通过观察丝状伪足,进一步证实了静默突触的存在。除此之外,《环球科学》的杂志文章涵盖了其他神经科学研究领域的内容,如概念细胞、中生代装甲巨兽和鲜花产业的影响等。
关键观点总结
关键观点1: 静默突触的存在和重要性
麻省理工学院的研究发现成年小鼠大脑中存在大量的静默突触,这些突触在形成新记忆时会被激活。这些静默突触的存在解释了成年人大脑在不改变已有神经突触的情况下,如何持续生成新记忆和学习新事物。
关键观点2: 静默突触与丝状伪足的关系
研究人员通过观察丝状伪足,进一步证实了静默突触的存在。丝状伪足是一种从树突上延伸出的薄膜状突起,研究人员发现其中包含特定类型的神经递质受体,这与静默突触的特性相符。
关键观点3: 记忆系统的灵活性和稳定性
研究人员认为,静默突触的存在使得记忆系统既灵活又强大。获取新信息需要灵活性,而保留重要信息需要稳定性。通过联合谷氨酸释放和来自神经元胞体的电流,“唤醒”这些静默突触可以促使新的记忆的形成。
关键观点4: 其他神经科学领域的研究内容
除了研究静默突触,神经科学领域的研究人员还在研究大脑如何将不同概念编码到记忆中,以及大脑如何处理现实世界中的人物、场景和事物。此外,文章还涉及其他研究内容,如中生代装甲巨兽和鲜花产业的影响等。
正文
脊髓运动神经元 图片来源:
Unslpash
美国哥伦比亚大学(Columbia University)的Stefano Fusi和Larry Abbott一直在从事该领域的理论研究。他们也认为,
神经元必定拥有各种不同的可塑性机制
,这样才能解释大脑为何既能有效地学习新事物,又能将它们保存在长期记忆中。在这种情况下,
一些突触必须需要易于构建或改变,才能形成新记忆;而另一些突触则必须保持稳定的状态,才能保存长期记忆
。
在研究中,Harnett领导的研究团队并没有专门去寻找静默突触。相反,他们是在跟进实验室此前研究中的一个有趣发现时,才有了这些新发现。他们发现,
在单个神经元中,树突(神经元从胞体发出的、类似天线的细长突起)可以根据其位置以不同的方式处理突触输入。这些差异可能有助于神经元整合各种输入并产生适当的反应。
作为研究的一部分,研究人员尝试测量了不同树突分支上的神经递质受体,以探究是否有助于解释它们的行为差异。为此,他们使用了一种名为 eMAP(抗原表位放大分析蛋白质组)的技术。这项技术由Chung开发。利用这项技术,研究人员通过物理方法扩展组织样本,并标记样本中的特定蛋白质以获得超高分辨率图像。
他们在成像过程中,有了一个惊人的发现。“我们最先看到的是到处都是丝状伪足(Filopodia),这完全在我们的意料之外。”Harnett说。
丝状伪足此前曾被观察到过,这是一种从树突上延伸出的薄膜状突起
,不过神经科学家并不清楚它们的具体功能。部分是由于丝状伪足非常小,很难利用传统的成像技术观测到。
图片来源:
Unslpash
在这次观察之后,麻省理工学院(MIT)的研究小组开始尝试利用eMAP技术,在成年小鼠大脑的其他部位寻找丝状伪足。令他们惊讶的是,他们在小鼠的视觉皮层和其他脑区,
发现了是以往观察数量10倍的丝状伪足
。他们还发现,丝状伪足中存在一种名为NMDA受体的神经递质受体,而没有AMPA受体。
一个典型的活跃神经突触会同时拥有这两种类型的受体,它们能结合谷氨酸神经递质。NMDA受体通常需要与AMPA受体协同作用才能传递信号,因为当神经元处于正常的静息电位时,NMDA受体会被镁离子阻断。因此,
当缺少AMPA受体而仅有NMDA受体时,神经突触是无法传递电流的,这种突触被称为“静默突触”
。
让突触活跃起来
为了探究这些丝状伪足是否可能是静默突触,研究人员使用了一种改良的实验技术——膜片钳(patch clamping)。他们尝试模仿邻近神经元释放谷氨酸,来刺激丝状伪足,并用膜片钳技术监测单个丝状伪足产生的电活动。