一個(gè)多世紀(jì)以來，神經(jīng)科學(xué)家們都知道神經(jīng)細(xì)胞可以通過一些小間隙實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的交流，這個(gè)過程就叫做突觸傳遞，一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞攜帶的信息會(huì)通過神經(jīng)遞質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞中，這些神經(jīng)遞質(zhì)包括谷氨酸鹽、多巴胺和血清素，其可以激活接收神經(jīng)元上的受體來傳輸興奮性或抑制性的信息。
近日，發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上的一篇研究報(bào)告中，來自馬里蘭大學(xué)的研究者通過研究首次闡明了特殊結(jié)構(gòu)可以幫助大腦細(xì)胞間進(jìn)行溝通交流。突觸是一種非常復(fù)雜的分子機(jī)器，同時(shí)其也非常小，僅有百萬分之一英寸那么小的尺寸，大腦中有數(shù)百萬億個(gè)神經(jīng)突觸，每一個(gè)突觸都可以精確調(diào)節(jié)并且在細(xì)胞間傳輸信號(hào)。
為了闡明其在亞顯微比例下的分子特性，研究人員利用單分子成像的技術(shù)就可以追蹤單個(gè)突觸（甚至是單個(gè)細(xì)胞）內(nèi)部單一蛋白分子的運(yùn)動(dòng)和位置信息，利用這種方法，研究者就發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)傳遞過程中的一種精確模式，隨后他們又觀察了培養(yǎng)中大鼠的突觸結(jié)構(gòu)。研究者Thomas Blanpied說道，我們發(fā)現(xiàn)了以前此前并未觀察到的東西，這或許將開辟一片新的研究領(lǐng)域，很多年來我們?cè)谕挥|中發(fā)現(xiàn)了多種類型的分子，但這并不足以幫助我們理解這些分子組裝的機(jī)制，以及其如何發(fā)揮作用，如今利用但分子成像技術(shù)對(duì)多種關(guān)鍵蛋白進(jìn)行繪圖，我們就揭示了突觸內(nèi)部的核心架構(gòu)。
這項(xiàng)研究中，研究者描述了一種特殊的結(jié)構(gòu)，這或許就可以幫助我們解釋為何突觸可以如此有效地工作，同時(shí)在疾病發(fā)生過程中為何突觸更加容易受損；在每個(gè)突觸分子中，關(guān)鍵蛋白都可以沿著細(xì)胞間的縫隙進(jìn)行精確組裝；實(shí)際上神經(jīng)元要比我們想象之中更加“發(fā)奮地”發(fā)揮作用，兩種不同神經(jīng)元的蛋白可以達(dá)到相當(dāng)高地精度，從而形成兩個(gè)細(xì)胞間的柱狀拉伸結(jié)構(gòu)，當(dāng)然這也可以優(yōu)化信息傳遞的能力。
理解神經(jīng)元突觸的核心架構(gòu)或可幫助揭示大腦細(xì)胞間的交流機(jī)制，研究者認(rèn)為本文研究可以幫助改善對(duì)突觸結(jié)構(gòu)的深入理解，從而更好地理解多種大腦疾病的發(fā)病原因，比如抑郁癥、精神分裂癥和阿爾茲海默氏癥等；當(dāng)然對(duì)于開發(fā)新型潛在的個(gè)體化療法或許也帶來了相當(dāng)大的幫助。
最后Blanpied表示，他們下一步將深入分析是否在特定的疾病中大腦細(xì)胞間突觸的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，首先他們將對(duì)患精神分裂癥的小鼠模型進(jìn)行研究，研究者期待后期取得更多的研究成果。