科学家发现了增强大脑神经元信号功能的关键机制
(bob游戏医学快报)——在拥挤的交通中找到一辆按喇叭的汽车，在足球和电视惊悚片之间切换频道而不丢失剧情，在我们读到结尾时不忘记句子的开头——我们认为所有这些都是正常的日常功能。它们使我们能够对快速变化的环境作出反应，甚至正确地开展复杂的活动。为了实现这一目标，我们大脑中的神经元电路必须非常灵活。马克斯普朗克实验医学和生物物理化学研究所的神经生物学家Nils Brose和Erwin Neher领导下的科学家们在Göttingen网站上发现了一种重要的分子机制，它能使神经元成为适应能力的真正大师。
神经元之间的交流是通过一种叫做突触．首先，一个发射神经元被激发并放电化学信使被称为神经递质。然后这些信号分子到达接收细胞并影响其激活状态。发射机放电过程是高度复杂和强有力的调节。它的主角突触囊泡，被膜包围的小水泡，它装载着神经递质，并通过与细胞膜．为了能够在任何时候通过释放递质对刺激做出反应，神经元必须在每个突触上准备好一定量的囊泡。Brose多年来一直在研究这种储存的分子基础。
这个问题不仅仅是学术上的。“突触上可立即释放的囊泡的数量决定了它的可靠性，”Brose解释道。“如果神经元数量太少，而且补充太慢，相应的突触在重复激活的情况下很快就会疲劳。相反，当突触在压力下可以迅速装满它立即可用的囊泡时，情况就会相反。事实上，这种突触甚至可能在不断激活的情况下得到改善。”
这种突触适应性在几乎所有神经元中都可以观察到。它被称为短期可塑性，对大量极其重要的大脑过程是不可或缺的。没有它，我们将无法定位声音，心算将不可能，我们改变行为和将注意力转向新目标的速度和灵活性也将丧失。
几年前，Brose和他的团队发现了一种名为Munc13的蛋白质。这种蛋白质不仅是补充囊泡以在突触处立即释放所不可或缺的;神经元的活动以这样一种方式调节它，新鲜的囊泡的供应可以根据需求进行调整。这种调节是通过信号蛋白钙调素和钙离子组成的复合物发生的，钙离子在强烈的神经元活动中形成突触。
Brose实验室的以色列客座科学家Noa Lipstein说:“我们早期在培养皿中对单个神经元的研究表明，钙-钙调蛋白复合物激活了Munc13，从而确保立即释放的囊泡能更快地得到补充。”“但许多同事不相信这一过程也在完整大脑的神经元中发挥作用。”
因此，Lipstein和她的日本同事Takeshi Sakaba创造了一种带有基因改变的Munc13蛋白的突变小鼠，这种蛋白不能被钙-钙调素复合物激活。这两位神经生理学家首先研究了这种基因操作对与声音定位有关的突触的影响，这些突触通常每秒被激活数百次。利普斯坦解释说:“我们的研究表明，在完整的神经元网络中，突触的持续效率严重依赖于钙-钙调素复合物激活Munc13。”
Göttingen-based的科学家们相信他们研究的意义。毕竟，过去的顶尖神经科学家将负责突触短期可塑性的钙传感器及其靶蛋白描述为圣杯。“我相信我们已经找到了一把钥匙分子机制短期可塑性在大脑的所有突触中发挥作用，而不仅仅是在培养的神经元中，许多同事认为，”利普斯坦肯定地说。事实上，如果她的发现被证明是正确的，Munc13甚至可以成为影响大脑功能的药物的理想药理靶点。
