研究人员用新的分析方法表明 大脑中的谷氨酸具有出乎意料的特性

查尔姆斯理工大学和瑞典哥德堡大学的研究人员已经取得了长久以来几乎不可能实现的成就-计算在两个脑细胞之间传递信号时释放的神经递质谷氨酸的分子。通过一种新的分析方法，他们发现大脑使用谷氨酸调节信号的方式比以前实现的更多。

长期以来，研究人员一直渴望能够测量脑细胞中谷氨酸的活性和数量。谷氨酸是大脑中主要的兴奋性神经递质。尽管其含量丰富，并且对许多重要功能有影响，但与其他神经递质(如5-羟色胺和多巴胺)相比，我们对此知之甚少，因为到目前为止，谷氨酸很难足够快地进行测量。

因此，围绕谷氨酸的新发现非常重要，可以帮助我们更好地理解神经和精神疾病的基础病理状况。谷氨酸与这些疾病之间的关系，以及我们的记忆力，食欲等，仅仅是研究人员新发现的技术可以帮助回答的一些问题。

“当我们开始时，每个人都说'这将永远行不通'。但是我们没有屈服。现在，我们有了一个美丽的例子，说明多学科基础科学如何取得重大突破并带来真正的收益，”安-索菲说Cans，查尔默斯大学化学副教授，研究小组负责人。

关键是要与以前尝试的相反。他们没有使用由厚层制成的生物传感器，而是使用了生物识别所需的超薄酶层。研究人员这样做是为了使置于纳米结构传感器表面上的酶只有一个分子厚。这使传感器技术比以前的尝试快了一千倍。

因此，该技术足够快，可以测量单个突触囊泡中的谷氨酸释放量。小突触囊泡是向两个神经细胞之间的突触释放神经递质的小液体容器。这是一个不到一千分之一秒的过程。

Ann-Sofie Cans说：“当我们看到在时间上而不是集中精力上改进传感器技术的好处时，我们就开始使用它。”

该研究分两个步骤进行。首先，突破是能够测量谷氨酸。该研究于2019春季初发表在科学杂志ASC化学神经科学上。在本出版物所涉及的第二部分中，安·索菲·坎斯(Ann-Sofie Cans)和她的研究小组做了进一步的重要调整和突破性的发现。

她解释说：“一旦构建了传感器，我们就可以进一步完善它。现在，借助这项技术，我们还开发了一种定量这些少量谷氨酸的新方法。”

一路走来，小组有很多有趣的惊喜。例如，已经发现突触小泡中谷氨酸的量比以前认为的要大得多。它的数量可与血清素和多巴胺媲美，这一发现令人惊讶。

Ann-Sofie Cans说：“我们的研究改变了目前对谷氨酸的理解。例如，与其他神经递质(如5-羟色胺和多巴胺)相比，谷氨酸在突触小泡中的运输和储存没有我们想像的那样。”

研究人员还表明，神经细胞通过调节从单个突触小泡释放的谷氨酸的量来控制其化学信号的强度。

研究人员现在可以测量和量化这种神经递质的事实，可以为神经科学许多重要领域的药理研究提供新的工具。

“这种超快速谷氨酸传感器提供的测量水平为真正了解谷氨酸在健康和疾病中的功能提供了无数的可能性。我们对脑功能和功能障碍的了解受到我们实验工具的限制，哥德堡大学神经科学与生理学副教授Karolina Patrycja Skibicka说：“新的超快速工具将使我们能够以前所未有的水平检查神经元的交流。

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