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大腦的暗物質(zhì)

2022-04-13 11:10

電突觸（Electrical synapses）——無處不在，卻幾乎無人探索。

馬克斯·普朗克科學促進協(xié)會4月5日消息

它們是幾乎所有動物物種大腦的一部分，但即使在電子顯微鏡下，它們通常仍然是不可見的。“電突觸就像大腦中的暗物質(zhì)，” Alexander Borst 說，他是生物智能馬克斯·普朗克研究所的主任。現(xiàn)在，他所在部門的一個團隊對這個很少被探索的大腦組成部分進行了更深入的研究：在果蠅的大腦中，他們能夠證明，電突觸出現(xiàn)在幾乎所有的大腦區(qū)域，可以影響單個神經(jīng)細胞的功能和穩(wěn)定性。研究結(jié)果近日發(fā)表在（Current Biology）雜志上。

研究于2022年4月5日發(fā)表在《Current Biology》（最新影響因子：10．834）雜志上

神經(jīng)元通過突觸進行交流，突觸是化學信使將刺激從一個細胞傳遞到下一個細胞的小接觸點。我們可能在生物課上記得這個。然而，這并不是故事的全部。除了常見的化學突觸外，還有一種鮮為人知的突觸類型：電突觸。“電突觸非常罕見，而且很難用目前的方法檢測到。這就是為什么到目前為止它們幾乎沒有被研究的原因，” Georg Ammer 解釋說，他長期以來一直對這些隱藏的細胞聯(lián)系著迷。“因此，在大多數(shù)動物的大腦中，我們甚至不知道最基本的事情，比如電突觸確切發(fā)生在哪里，或者它們?nèi)绾斡绊懘竽X活動。”

Georg Ammer 博士

電突觸直接連接兩個神經(jīng)元，讓神經(jīng)元交流時使用的電流從一個細胞流向另一個細胞，而無需繞道而行。除了棘皮動物（是一類海洋無脊椎動物。現(xiàn)存的棘皮動物包括海星、海膽、蛇尾、海參以及海百合），這種特殊類型的突觸在迄今為止所研究的所有動物的大腦中都存在。“因此，電突觸一定有重要的功能：我們只是不知道是哪些功能！” Georg Ammer 說。

在大腦中的分布

為了追蹤這些功能，Ammer 和他的兩個同事 Renée Vieira 和 Sandra Fendl 標記了電突觸的一個重要的蛋白質(zhì)組成部分。因此，在果蠅的大腦中，他們能夠證明電突觸并非出現(xiàn)在所有的神經(jīng)細胞中，而是出現(xiàn)在大腦的幾乎所有區(qū)域。通過選擇性地關閉視覺處理區(qū)域的電突觸，研究人員可以證明，受影響的神經(jīng)元對某些刺激的反應要弱得多。此外，沒有電突觸，一些神經(jīng)細胞類型變得不穩(wěn)定，并開始自發(fā)振蕩。

“結(jié)果表明，電突觸對不同的大腦功能很重要，根據(jù)神經(jīng)元的類型，可以發(fā)揮非常不同的功能作用，” Ammer 總結(jié)道，“因此，這些突觸也應該被整合到連接組（Connectome）研究中。”

連接組示意圖

連接組是大腦或大腦區(qū)域中所有神經(jīng)元及其連接的地圖。通常，這些信息是通過電子顯微鏡圖像重建的，而電突觸在很大程度上是看不見的。如何將這些信息整合到連接組研究中，以及電突觸掌握的其他秘密，有待進一步研究。

參考文獻

Source：Max－Planck－Gesellschaft

The dark matter of the brain

Reference：

Georg Ammer， Renée M． Vieira， Sandra Fendl， Alexander Borst． Anatomical distribution and functional roles of electrical synapses in Drosophila． Current Biology， 2022； DOI： 10．1016／j．cub．2022．03．040

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原文標題 : 大腦的暗物質(zhì)