突触发现能帮助减缓大脑衰老和阿尔茨海默病吗?

科罗拉多大学安舒茨医学院的科学家们最近在中枢神经系统(CNS)的突触中发现了一种以前未知的稳定性，他们预测这种稳定性可能具有治疗大脑疾病的潜力。

这项研究发表在神经元，重点研究了中枢神经系统神经元之间是如何传递信息的。神经元或神经细胞利用电脉冲和化学信号来传递信息，在称为突触的连接处相互连接。在阿尔茨海默病等疾病中，认知能力下降和记忆功能障碍是突触失效的结果。

神经元通过两种方式连接其他神经元:1)轴突的生长，轴突是一种延伸2)树突的生长，树突是神经细胞的树形延伸的身体。这项研究的重点是树突棘，一种从树突中生长出来的小突起，有助于存储信息并将信息传输到神经元的细胞体。

单个神经元的细胞体、树突和树突棘(突触的位置)被照亮。

“树突棘非常重要，”他说马修•肯尼迪，博士，教授药理学在科罗拉多大学医学院他是该研究的共同主要作者之一吴元灿博士，也在药学系。“在阿尔茨海默病等疾病中，这些刺会消失。在其他大脑疾病中，比如自闭症谱系障碍，可能会有更多这样的刺。在精神分裂症患者中，这些脊柱的形状不同，我们知道形状控制着脊柱的功能。”

突触的强度对大脑功能至关重要

树突棘是动态的——不断地收缩和自然生长——这一特征对记忆很重要。当人们学习一项新的行为任务时，树突棘会变大，有时数量会增加。棘在大脑的可塑性中起着重要作用，即对刺激做出反应的重组能力，并被认为是记忆形成的基础。

随着树突棘的生长，形成了强大的突触。“突触是神经元相互交流的方式，”肯尼迪说。“当你感受到一种情绪，有一个想法，或做一个行为时，它在你的大脑中由一组神经元表示，这些神经元本质上是同时放电的——它们在相互交谈。”

这些突触的强度对于大脑中的电路如何交流很重要。突触越少，一个人学习或记忆事物就越困难

树突棘是兴奋性突触的接触点。如果有足够多的神经元同时被激活，突触就会导致神经元“放电”，也被称为“动作电位”(例如，所有神经元如何以协调的方式放电，让一个人拿起杯子喝水)。

Kennedy和Oh的研究小组重点研究了由兴奋细胞和抑制细胞的轴突直接接触的树突棘的一个子集。

肯尼迪说:“抑制性神经元会刹车，确保你大脑中的神经回路不会失控。”他引用了癫痫和癫痫等疾病是如何由于抑制性神经功能障碍而发生的。“它们的突触倾向于在树突上，但不是直接在这些树突棘上，”他说。

兴奋性(绿色)和抑制性(红色)连接使树突棘比只有兴奋性连接的棘更稳定。(虚线勾勒出树突)

“所以我们知道树突棘正在变形，变得更大，编码记忆等等。但我们关注的是一种不同类型的突触，它有来自两种不同类型神经元的抑制性和兴奋性输入，”肯尼迪说，他指的是研究小组发现极其稳定的树突棘的一个子集。

“换句话说，这些脊椎不具有我们刚才谈到的那种可塑性，”肯尼迪说。“这就好像‘通行’标志和‘停止’标志同时放在了一起。”

肯尼迪说，这是一种尚未得到充分研究的独特突触。“根据你观察的大脑区域，5%到20%的树突棘同时受到‘前进’信号和‘停止’信号的影响。”

因为这些突触代表了突触连接的稳定点，肯尼迪推测它们可能代表了“硬连线”行为或不可磨灭的记忆——这是他实验室的主要研究领域。

肯尼迪认为，这项工作的第二个意义与树突棘消失的已知疾病有关，例如阿尔茨海默氏病。由于神经元研究是在健康的细胞结构中进行的，目前尚不清楚这种通常稳定的树突棘是否会在神经退行性疾病中消失。

他还对了解这些“走走停停”的树突棘的稳定性感兴趣。

“如果我们知道为什么它们如此稳定，我们就有可能想出一种普遍适用于所有突触的疗法，这种疗法可能对阿尔茨海默氏症等疾病甚至衰老的大脑保持突触连通性有潜在的治疗作用。”