脑细胞或神经元不断地修补其电路连接，这一关键功能使大脑能够存储和处理信息。虽然神经元经常通过短暂的接触来测试新的潜在伴侣，但只有一小部分的初生结(称为突触)被选为永久性的。
兴奋性突触选择的主要标准是基于它们对体验驱动的神经活动的反应程度，但是尚不清楚如何在分子水平上进行这种选择。在一项新的研究中，麻省理工学院的神经科学家已经鉴定出了基因和蛋白质CPG15，该基因和蛋白质可以使经验挖掘出突触作为保持者。
在“细胞报告”中描述的一系列新颖实验中，麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的研究小组使用多光谱高分辨率双光子显微镜观察了潜在的突触在小鼠的视觉皮层中的变化，无论是在光线，正常的视觉体验还是在黑暗中没有视觉输入。通过比较正常小鼠和缺乏CPG15的小鼠的观察结果，他们能够证明该蛋白是视觉体验所必需的，以促进新生的兴奋性突触向持久性的转变。
高级作者Elly Nedivi，William R.(1964年)和Picower研究所神经科学的Linda R. Young教授说，被设计为缺乏CPG15的小鼠仅表现出一种行为缺陷：它们的学习速度比正常小鼠慢得多。他们需要更多的尝试和重复来学习其他小鼠可以快速学习的关联。这项新的研究表明，这是因为没有CPG15，它们必须依赖于仅发生突触的电路，而不是经过经验精炼以达到最佳效率的电路架构。
内迪维说：“学习和记忆实际上是我们大脑不断适应和变化以适应环境的能力的具体体现。”“并不是缺少CPG15的老鼠就没有电路，它们只是不具有通过使用进行优化的功能，这一点非常重要，”。
在光明与黑暗中观看
内迪维说，该论文报道的第一个实验是由前麻省理工学院博士后Jaichandar Subramanian领导的，他现在是堪萨斯大学的助理教授，对神经科学本身有贡献。她说，这项研究中采用了新颖的标记和成像技术，可以以前所未有的时空分辨率跟踪突触形成过程中的关键事件。该研究解决了“树突棘”的出现，“树突棘”是在其上形成兴奋性突触的结构突起，并且募集了突触支架PSD95，这表明突触在那里存在。
在正常的视觉体验后以及在黑暗中两周后，研究小组在小鼠的视觉皮层中追踪了特殊标记的神经元。令他们惊讶的是，他们看到棘突会例行出现，然后通常以相同的速度再次消失，而不管老鼠是在光还是暗中。内迪维说，对脊柱的这种仔细检查证实了经验与脊柱的形成无关紧要。这颠覆了该领域的一个普遍假设，该假设认为，即使要出现刺，经验也是必不可少的。
通过跟踪PSD95的存在，他们可以确认在正常的视觉体验中变得稳定的突触是已经积累了该蛋白的突触。但是问题仍然存在：经验如何将PSD95驱动到突触?该小组假设CPG15可以完成这项工作，它依赖于活动并与突触稳定有关。
CPG15代表经验
为了进行调查，他们重复了相同的明暗对比体验，但是这次是在缺乏CPG15的小鼠中进行的。在正常小鼠中，在光照阶段的PSD95募集比在黑暗时期要多得多，但是在没有CPG15的小鼠中，在光下看到的经验永远不会改变。好像在黑暗中没有CPG15的小鼠就像在黑暗中的正常小鼠一样。
后来他们尝试了另一项实验，测试了正常小鼠在黑暗中看到的低PSD95募集是否可以通过CPG15的外源表达来挽救。确实，PSD95募集猛增，就好像这些动物都受到了视觉体验一样。这表明CPG15不仅在光明中传递了经验的信息，它实际上还可以在黑暗中代替它，本质上是“诱使” PSD95，使其像经验在要求它一样。
“这是一个非常令人兴奋的结果，因为它表明CPG15不仅是依赖于经验的突触选择所必需的，而且还足够了，” Nedivi说，“与涉及突触可塑性的所有其他分子相比，这是独一无二的。”
标签： 大脑
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！