首次在突觸水平觀察大腦一生的變化

2020-12-05 中華人民共和國科學技術部

　　近日，國際著名期刊Science雜誌刊登了一篇題為「A brain-wide atlas of synapses across the mouse」的論文。來自英國愛丁堡大學的研究人員利用轉基因小鼠通過組織切片螢光顯像和基因測序技術在單突觸層面全景展現了小鼠一生中整個大腦突觸結構和功能的變化。

　　突觸是構成神經環路活動的基本單元，是神經元之間進行功能連接的關鍵部位。突觸的功能直接影響到大腦的認知和產生的行為。與兒童行為發育異常、成人精神障礙、神經退行性病變等多種腦部疾病密切相關。

　　研究人員首先構建了能夠同時表達融合螢光標記突觸後蛋白PSD95和SAP102的轉基因小鼠，利用轉盤式共聚焦顯微鏡觀察單個突觸解析度下PSD95和SAP102表達情況，並通過機器學習的方法，將突觸分為3大類，37個亞型。其次，通過動態追蹤出生到成年全腦12個腦區突觸的數量和類型變化，發現隨著年齡的增長突觸逐漸增多並且呈現明顯的多樣性，在大腦皮層、皮層下以及海馬區域尤為顯著，各腦區之間突觸類型也有差異明顯。最後，研究人員將目光聚焦到和認知、記憶、空間感知功能密切相關的海馬上，發現PSD95和SAP102的表達在CA1錐體神經元上存在明顯時空分布差別，並且在海馬不同區域之間也呈現動態變化，認為與學習記憶能力的改變密切相關。

　　論文的作者指出這些發現將有助於我們理解大腦在認知、記憶和行為異常中是如何變化的，為揭示大腦發育、衰老和疾病提供了新的工具。

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