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大脑突触图谱诞生!或能解释衰老为何导致智力变化_健

发布日期:2020-07-22 04:04   来源:未知   阅读:

顶尖学术期刊《科学》以封面论文的形式,介绍了一项重要的工作。由来自英国、法国、以及瑞典的科学家们以单突触的分辨率,分析了小鼠大脑的50亿个“兴奋性突触”的分子与形态特征!这项工程浩大的研究拓展了我们对突触的认知,其结果也有望让我们更好地理解在生命的不同阶段,智力、记忆、行为等会出现怎样的变化。

图片来源:Zhen Qiu, Mélissa Cizeron, and Seth Grant, Edinburgh University

《科学》的专文评述指出,在人类大脑的新皮质里,有100兆个突触,每一个突触都是一个复杂的实体,内含数千种不同的信号传输蛋白。能够搞清这些不同的突触的功能与变化,对于理解大脑的功能,有着重要意义。

在本研究里,科学家们使用小鼠为模型,从出生到中老年,划定了10个时间节点(最小1天,最大18个月),然后观察突触会发生哪些变化。为了便于观察,研究人员们使用了两种突触后神经元里的结构蛋白(SAP102与PSD95),并给它们加上了荧光标签。理论上讲,由于绝大多数的中枢神经系统突触通常都带有这两种蛋白,因此对它们进行标记,足以用来找到绝大多数的突触。

根据这两种结构蛋白的表达,以及突触的分子与形态特征,研究人员们把小鼠的突触分为三个类型,37个亚型。不同类型和亚型的突触,在大脑的不同区域也各自有自己喜好的地盘。

不同的突触信号蛋白

通过分析,研究人员们发现,这些突触随着年龄的变化,也会出现一系列变化。而这些突触的密度变化,依照每一个脑区的发育过程,也会略有不同。比如脑干的突触密度较大脑而言,会更早达到峰值。这也与脑干在早期发育过程中所扮演的重要角色具有一致性。

随着小鼠年龄的逐渐变大,从3个月到18个月,大部分脑区的突触密度出现显著减少。为了更好地理解这一变化带来的影响,研究人员们把注意力集中在海马区,这是与学习和记忆密切相关的一个脑区。有意思的是,这两类用来标记突触结构的蛋白,却随着时间推移(1周,3个月,18个月),出现了不同的变化??PSD95变化较明显,而SAP102的水平则更稳定。这也表明这个区域的突触,的确会随着变老而出现变化。这可能会影响到神经活动的活性与功能。

海马区的突触随着年龄增长,会出现变化

研究人员们在论文最后指出,这项对于突触的“人口普查”,有助于让我们在大脑发育的不同时间与地点,研究突触的变化,以及相应的行为改变。对于大脑发育、衰老、以及大脑疾病,他们的工作也带来了重要的研究工具。