大脑的“噪音”使神经连接保持年轻
神经元通过快速的电信号进行交流,这些电信号调节神经递质的释放,神经递质是大脑的化学信使。电信号一旦通过神经元传递,就会导致与另一个神经元的连接处(称为突触)释放充满神经递质的液滴,将信息传递给下一个神经元。这种神经元之间的交流被称为诱发神经传递。
然而,即使在没有电脉冲的情况下,一些神经递质包裹的液滴也会在突触释放出来。长期以来,这些小型发布活动一直被视为“背景噪音神经遗传学与疾病实验室主任、EPFL脑心智研究所教授布莱恩·麦凯布(Brian McCabe)说。
但有几项研究表明,迷你裙确实有一种功能,而且是一种重要的功能。例如,在2014年,麦凯布和他的团队证明了迷你裙对发展的重要性突触.如果神经元麦凯布说,大脑是一个计算机网络,“诱发释放”是机器交换信息的数据包,而“诱发释放”是判断两台计算机之间是否有连接的简短电子信号。“微信号是神经元用来表示‘我已经连接上了’的脉冲信号。”
为了评估mini是否在成熟的神经系统中发挥作用,麦凯布团队的博士后Soumya Banerjee和他的同事开始研究一组控制大脑运动的神经元果蝇.研究人员发现,随着昆虫年龄的增长,它们的突触开始分裂成更小的碎片。(衰老的哺乳动物,包括人类,也会经历类似的过程。)当神经连接被破坏时,诱发和微型神经传递都受到抑制,果蝇表现出运动问题,比如爬塑料瓶壁的能力下降。
接下来,研究小组评估了刺激或抑制诱发和微型神经传递的影响。当两种类型的神经传递都被阻断时,突触会过早老化,这表明在衰老过程中或与老年相关的神经疾病中,神经传递的变化发生在突触开始崩溃之前。麦凯布说,这一发现颠覆了神经科学中一个长期存在的观点。他说:“长期以来,人们一直认为是突触的结构发生了破坏,导致突触的功能发生了变化,但我们发现情况恰恰相反。”
研究人员发现,单独刺激诱发神经传递对老化的突触没有影响。然而,增加miniis的频率可以保持突触的完整性,并将中年果蝇的运动能力保持在与年轻果蝇相当的水平。麦凯布说:“所有衰老的动物,包括人类,运动能力都会下降,所以看到我们可以改变这一点,真是令人惊喜。”
该研究结果发表在自然通讯,可能会有重要的影响人类健康:到目前为止,在研究的每一种类型的突触中都发现了微型突触,微型神经传递的缺陷与儿童的一系列神经发育障碍有关。研究如何缩小缩小神经传递改变突触的结构,以及这反过来如何影响行为,有助于更好地理解神经退行性疾病和其他大脑疾病。
更多信息:Banerjee, S.等人,在衰老过程中,微型神经传递是维持果蝇突触结构所需的。Nat Commun(2021)。DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 24490 - 1