直到最近，人们还认为安静的突触只存在于大脑发育的早期阶段，当时它们帮助大脑吸收新信息。然而，最近的 麻省理工学院简介 研究发现，成年小鼠大脑皮层中约 30% 的突触是沉默的。科学家还发现，这些沉默的突触在被招募来帮助之前保持不活动状态。 形成新的记忆.
这些沉默的突触可以让我们深入了解成人大脑如何 不断创造新的记忆 并获取新信息而不需要改变其旧的传统突触。
麻省理工学院研究生、这项新研究的主要作者 Dimitra Vardalaki 说： “这些沉默的突触正在寻找新的连接，当重要的新信息出现时，相关神经元之间的连接就会得到加强。这可以让大脑创造新的记忆，而不会覆盖成熟记忆中存储的重要记忆。 突触，这更难改变。”
在这项研究中，科学家们并没有明确地寻找沉默的突触。相反，他们正在研究哈内特实验室（马克·哈内特，大脑和认知科学副教授）先前实验的一个令人着迷的结果。在那项研究中，作者展示了如何 树突类似于神经元的触角和芽，它们可以根据突触输入在单个神经元内的位置而以不同的方式处理。
为了确定这是否有助于解释它们行为的变化，作为该研究的一部分，科学家们试图量化各种树突分支中的神经递质受体。他们使用 Chung 创建的 IMAP（蛋白质组表位保留放大分析）方法实现了这一目标。该方法允许组织样本的物理扩展，然后标记特定的蛋白质以提供具有极高分辨率的图像。
哈内特说， “当我们进行成像时，我们有了一个令人惊讶的发现。我们看到的第一件事是，到处都是丝状伪足，这非常奇怪，也是我们没有预料到的。”
丝状伪足是从树突延伸出来的薄膜突起。科学家们很早就发现了它们，但它们的作用仍不清楚，因为它们太小了，使用传统成像技术很难看到它们。
继这一发现之后，麻省理工学院的团队使用 IMAP 技术在其他成人大脑区域中寻找丝状伪足。令他们惊讶的是，他们发现小鼠视觉皮层和大脑其他区域的丝状伪足水平比之前观察到的水平高出 10 倍。此外，他们发现丝状伪足缺乏 AMPA 受体，但确实具有 NMDA受体，它们是神经递质受体。
典型的活跃突触具有这两种受体，与神经递质谷氨酸结合。 NMDA 受体通常需要与 AMPA 受体配合才能传递信号，因为镁离子会在神经元正常静息电位时阻断 NMDA 受体。因此，当 AMPA 受体不存在时，仅具有 NMDA 受体的突触无法传递电流，被称为“沉默”。
科学家们采用了称为膜片钳的实验方法来研究这些丝状伪足是沉默突触的可能性。通过模拟神经递质谷氨酸从附近的释放 神经元，他们可以刺激特定的丝状伪足，同时监测那里产生的电活动。
科学家利用这项技术发现，除非 NMDA 受体在实验上被解除阻断，否则谷氨酸不会在接收输入的丝足中产生任何电信号。
科学家指出， “这有力地支持了丝状伪足代表大脑内沉默突触的理论。”
科学家表示，通过将谷氨酸释放与来自神经元体内的电流相结合，可以使这些沉默的突触变得安静。这种联合刺激导致 AMPA 受体在沉默突触中积累，使其与附近释放谷氨酸的轴突形成牢固的连接。
有趣的事实是，将这些沉默的突触转变为活跃的突触比改变成熟的突触要容易得多。
哈内特说， “如果你从一个已经起作用的突触开始，那么可塑性协议就不起作用。成人大脑中的突触具有更高的阈值，大概是因为您希望这些记忆具有相当的弹性。您不希望它们不断被覆盖。另一方面，丝状伪足可以被捕获以形成新的记忆。”
“据我所知，这篇论文是它在哺乳动物大脑中如何运作的第一个真正证据。丝状伪足使记忆系统既灵活又健壮。您需要灵活地获取新信息，但也需要稳定性来保留重要信息。”
目前正在人类大脑组织中寻找这些安静的突触。此外，他们还想研究衰老和神经退行性疾病以及其他变量如何影响这些突触的数量或功能。
哈内特 说过, “完全有可能的是，通过改变记忆系统的灵活性，改变你的行为和习惯或吸收新信息可能会变得更加困难。你还可以想象找到一些参与丝状伪足的分子参与者，并尝试操纵其中一些东西，以随着年龄的增长恢复灵活的记忆。”
杂志参考：
- Vardalaki, D.、Chung, K. 和 Harnett, MT 丝状伪足是成人新皮质中沉默突触的结构基质。 自然，2022 DOI： 10.1038/s41586-022-05483-6
