「可塑性其實是突觸的強烈抑制和明顯異化，不同類型的突觸，在短時可塑性上有它們不同的個性。」
2019年9月18-20日在成都舉行的2019第六屆諾貝爾獎獲得者醫學峰會暨未來科技創新論壇，著眼於腦科學與類腦科學研究前沿及應用、人工智慧技術應用的現狀與未來、智慧醫療、智能養老等多個主題，以全球視野展現前沿科技，探討未來醫學發展大勢，充分發揮與會各方在智力、技術、資金方面的優勢資源，助推醫藥健康產業跨學科、跨領域、跨地域的全球化合作與發展。
在本次論壇上，1991年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者、德國馬克斯—普朗克學會生物物理化學研究所所長 厄溫·內爾（Erwin Neher）表示，可塑性其實是突觸的強烈抑制和明顯異化，不同類型的突觸，在短時可塑性上有它們不同的個性。
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以下為1991年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者、德國馬克斯—普朗克學會生物物理化學研究所所長 厄溫·內爾（Erwin Neher），在「未來科技創新論壇」上的精彩演講摘要：
大家也說到了機器腦和人腦能力的對比，如何甄別機器腦和人腦的不同診斷，我們的研究領域就是這個，它當然是一個非常高精尖的領域，我們的集中方向就是神經學。
今天有同僚也提出這個問題，說有些人工智慧的技術理論的根源就是來自於神經學當中的一些技術或者一些發現，當然人腦和機器腦肯定是有巨大的區別的。人腦支配著我們的肌肉，支配著我們的想法，但是機器到目前為止還不具備這樣的能力。我們研究領域非常具體，那就是人腦和機器。
我給大家提到過調解機制，長時和短時的，它當然需要一定的刺激機制來進行調解。我想研究的就是短時可塑性的話題。
可塑性其實是突觸的強烈抑制和明顯異化，不同類型的突觸，在短時可塑性上有它們不同的個性。右邊短時可塑性的結構，最上面的是平行纖維，平行纖維其實就是發生在短時可塑性抑制的一個部位，下面跟著的就是攀爬纖維、苔蘚纖維等等。平行纖維在最上面，最下面和它相對的是攀爬纖維，它的範圍是從階段性突觸的強烈抑制到顯著的促進作用，每個神經類型它在這種刺激之下，在這種調解機制下的作用反應都是不一樣的。
我主要的研究領域就是短時可塑性機制調解下的時間。所謂的短期抑制它的好處或者作用是什麼？因為它就是很多神經網絡特性的關鍵機制，關於它的調查研究文獻，比如感官適應，比如皮脂增益控制，比如時間濾波，甚至非常複雜的任務當中，比如聲源的定位，對於大腦來講相對複雜的任務，還有方向調整中的對比不變性，包括工作期間的記憶，方向調整中的對比度不變性在抑制作用下非常明顯的發生一些變化。短時抑制一旦介入以後會發生什麼事情呢？
看一下這個圖（PPT圖示），很多事情，很多步驟將會被一一觸發，這是關於生理方面的變化，比如說囊泡的循環，而且它會導致動作電位和鈣離子的注入，而且會有一個釋放的過程，囊泡的消耗和釋放裝置也會因此而變化，包括它的突觸後受體的脫敏飽和度，異質性的自身受體也會因此而發生變化，以及蛋白細胞的合成。當然也有很多事情可能會發生，比如蛋白細胞的合成，包括降解細胞骨架重組，包括磷酸化的過程也可能因此而發生異化。
我的研究領域主要是在神經釋放裝置前期階段囊泡會發生怎樣的變化，抑制到釋放裝置，這個也是我的研究領域。
短時可塑性的許多方面可以通過假設釋放RRP，我們把它稱為能量池，它可以通過刺激消耗並對接引發新囊泡再生，新囊泡的再生過程肯定要通過已經就緒的釋放囊泡來實現。在這個過程當中，肯定就會有非常非常細微的一些元素會受到影響。
給大家舉一個例子，這是突觸後電流響應序列，是200HZ刺激下的刺激序列的突觸後電流響應，最開始因為釋放概率的增加就出現了初始異化，後來因為能量池導致凹陷下降，我的研究領域就是為什麼這個過程是如此的重要。我們也正在逐漸的獲取更多的證據來說明，那就是啟動的過程它其實不是一蹴而就的，是一步一步來達到的，這是指神經啟動。我的結論是說啟動它是關閉或者說關閉動作的動態證明。
沒有CAPS蛋白，能量是不穩定的，可能會消失，也可能不穩定。我們在愛丁堡做了一個實驗，一秒鐘的時間就會看到它的數值會發生很大的變化，但是它可以通過刺激來增加啟動的作用，但是它的上限是不確定的，所以它的激發刺激啟動狀態也是不確定的。我們也可以看到CAPS1和CAPS2是非常重要的兩種突觸囊泡的啟動蛋白，它也依賴於整個突觸蛋白的正確組成，如果沒有這個正確的組成，這個能量池的穩定性肯定就會受到影響。看一下突觸蛋白Munc13-1和Munc18-1，它的有些亞型是必須要有這些東西的亞型才能具備相對大或者相對穩定的能量池。當然，我們也看到了很多其他的多餘蛋白的作用，但是整個實驗可以反映這些蛋白質的一些特質，它顯示出必須對蛋白進行正確排列以後才能把能量池的特性穩定下來。
我們後來又做了一些分子體外的研究，證實的結論就是NSF和αSPAP之下至少有90%的因素都是組裝方式反噬複合物。在Munc18-1和Munc13-1都有助於維持組裝的反噬複合物，所以當時我們提出了這樣一個模型。在這個模型之下Munc18-1和Munc13-1這兩種蛋白不僅僅是對囊泡啟動非常關鍵，而且它對阻止啟動也非常關鍵。
這是Munc13-1蛋白最後啟動步驟的轉換的調解模塊的調解過程，這給大家展示的結論就是，有些分子會在它的對立面得到保存，有些會因此而流失。基本上國際組織，世界衛生組織的結論就是這個東西可以作為一個有效的校對機制來調整全套的裝備。
如果沒有正確的蛋白序列排列，那麼肯定EM的對接就會出現問題，所以我們想證明蛋白的正確組合是非常重要的。
右邊（PPT圖示）這個就是想要證明一旦進行了刺激以後，這些緊密對接的囊泡數量會短暫的增加，大概在一百微妙的刺激時間內有一個囊泡數量短暫的提升，基本上都是在一百微妙單位。
在電子顯微鏡的觀察下，我們可以看到它是如何確定緊密和動態對接的，它的刺激是多步驟的，而且是動態的，這個Held花萼保留下來的一個突觸花萼，大家可以看一下這樣的一個結構，從最左邊開始是VCN，MNTB，還有花萼，還有LSO。
我們的領域還有所謂的超級啟動技術，幾年前我們提出了這樣一個概念，因為我們研究發現有一部分準釋放囊泡處於釋放意願增強的狀態，或者說準釋放囊泡多步動態啟動的電子生理學證明，超啟動的概念對於突觸囊泡來講不是只有一種解釋。
至少有3、4種解釋，第一種是最開始使用的，是2006年提出的釋放突觸囊泡的超級釋放，2012年當時我們稱為通過阻止輔助鈣離子傳感器來阻止異步啟動。到最近一次我們把它的概念定義為突觸囊泡進入準釋放池後的超級啟動。當然它也和研究者所取樣的蛋白有關係，取樣蛋白不一樣肯定最終結論也不一樣。我們的研究就是證明這個超級啟動的過程是由相關的一些正確蛋白組合來完成的。
短時可塑性方面花萼突觸首先存在明顯的變異性，為什麼突觸在短時可塑性當中收到的抑制可以改變它們的個性？為什麼它們的抑制能夠改變它們的個性？或者說我們能不能改變它們的個性？能不能改變它們的一些特性？這是我們要思考的問題。
不同腦狀態之間的快速切換，這個非常的重要，因為我們的大腦在幾秒鐘之間可能就會有不同的狀態轉換，比如說靜止狀態下，壓力狀態下，睡眠狀態下，不同的睡眠狀態不能都單純的歸於長期可塑性的變化。但是腦狀態由於擴散系統設置，比如多巴胺、腎上腺素改變了目標其餘的短時可塑性。我們研究短時可塑性就是為了讓它的動態性質以及機制能夠揭示一些重要的大腦功能。
看一下調解機制所發出來的信號（PPT圖示）。所有的信號通路，特別是我重點標出來的兩個部分，它說明我們的其中一個目標就是為了要證明Munc13蛋白是否得到正確的描述，而且它在整個調解過程當中可以說是反應最活躍，作用也最明顯。
如果大家看到突觸的突觸後電量，大家就可以看到它的非均質性和調製都只影響到序列的前面幾個突觸電流，到第5、10的時候它的幅度慢慢就大幅度的降低了。一方面說明高釋放率會迅速耗盡超臨界的囊泡，留下正常的囊泡。另一方面正常激發的囊泡在數量和釋放特性上好像又有一定的相關性，而且它們在突觸上的分布又有非常大的不同。
還有一個關於突觸的實驗，就是觀察這樣的一個現象，就是預處理。比如說100HZ的刺激序列，前面有10HZ的刺激，它就耗盡了超級啟動能量池，完全耗盡。我們發現預處理將抑制轉化為PPF，並消除突觸間的差異，讓它消耗超啟動的囊泡，而且留下了最基礎的啟動囊泡，而且這些小泡的顯示是異化或者是抑制。
（文章根據現場演講速記稿整理，未經專家確認）
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END