了解下丘脑和海马体之间突触的长期变化

人类大脑的复杂性是无与伦比的。幸运的是，由于神经科学在过去几十年的不断进步，我们已经开始对它有所了解。例如，我们现在知道，神经元突触可以根据自己的活动和附近神经元的活动进行长期的变化，而且人们相信这种“突触可塑性”是学习和记忆背后的关键机制之一。

尽管神经元的可塑性有多种类型，但长期增强作用(LTP)是研究最多的一种，尤其是在海马体(与学习和记忆有关的大脑区域)。到目前为止，我们知道海马体从不同的皮层下区域接收不同类型的兴奋性输入。然而，目前尚不清楚皮质下-海马是否突触与谷氨酸或GABA神经递质一起工作，会经历任何形式的LTP，进而，如果这种皮质下输入有助于长期调节海马活动。

为了阐明这一问题，来自日本Doshisha大学的一组科学家最近进行了一项研究，重点研究了从下丘脑上乳头核(SuM)到大脑的突触的可塑性颗粒细胞(GCs)海马齿状回(DG)区域。

正如他们在杂志上发表的论文中所解释的那样细胞的报道2022年12月27日，该团队试图阐明在SuM-GC突触中发生的LTP的性质，这种LTP是如何被触发的，以及涉及哪些化学物质和蛋白质。这项研究由Yuki Hashimotodani副教授领导，包括来自同志社大学脑科学研究生院的研究生Himawari Hirai和Takeshi Sakaba教授的贡献。

该团队对转基因小鼠的大脑进行了各种实验，这些小鼠的神经元在暴露于特定频率(颜色)的光线时被修改为放电。他们使用的主要方案之一是通过在关键时间窗口内刺激突触前和突触后神经元来诱导峰值时间依赖的可塑性。这使他们能够验证发生在SuM-GC通路中的LTP类型。

结果表明，兴奋性SuM-GC突触经历了联合LTP，更具体地说是一种Hebbian型LTP。简单地说，在这种可塑性形式中，一起放电的神经元加强了它们的突触连接，使它们更有可能在未来再次一起放电。此外，研究小组发现，即使SuM-GC突触同时释放GABA和谷氨酸，只有谷氨酸传递导致LTP。此外，他们还确定了参与这一过程的突触受体。

总的来说，他们的研究可以帮助神经科学家更好地理解SuM和DG之间的联系。Hashimotodani博士说:“我们的研究结果表明，SuM和DG的联合活动可以在皮质下-海马兴奋性突触处触发LTP，这可以调节GC活动，并可能有助于SuM-DG通路相关的学习和记忆。”

特别是，SuM-DG通路很有趣，因为它与许多大脑功能有关，包括空间记忆、睡眠/清醒周期、觉醒和运动等。然而，科学家们仍然不清楚是哪种类型的SuM活动模式导致了与gc的突触中的LTP。

“人们很容易推测，当与DG活性相关时，来自SuM的各种各样的信号可能参与LTP诱导。Hashimotodani说:“在未来的研究中，启动SuM和DG诱导LTP的相关活动的行为条件将必须得到解决。”