中国科研人员解密神经突触“黑匣子”

新华社合肥2月10日电(记者吴兰)记者10日从中国科技大学获悉，该校研究人员利用冷冻电子显微镜分析突触超微结构取得突破，并破解了突触的“黑匣子”。

美国神经科学学会出版的国际学术期刊《神经科学杂志》最近以封面形式报道了研究结果。

冷冻用于分析体外培养海马突触三维结构的三维可视化绘制(神经科学杂志封面)

突触是行为、意识、学习和记忆等大脑功能最基本的结构和功能单位。它也是许多脑部疾病的起源。准确分析突触的分子结构及其在神经活动过程中的变化被认为是破译大脑秘密的最直接、最有效的方法，也是神经科学中最基础的研究工作之一。

在早期，生化和分子生物学、电生理学等研究发现了突触中大量的分子和细胞器成分，揭示了突触的各种功能特征和可塑性规律。然而，由于研究方法的限制，突触中的这些不同组件是如何被组织成复杂的机器来执行不同的功能，还远未被完全观察和分析。

中国科学技术大学合肥微尺度材料科学国家研究中心与生命科学学院的毕国强、刘备明和周正洪教授合作，利用新开发的低温组和独立开发的低温组对中枢神经系统中两个最重要的突触进行了定量分析。通过在冷冻电子显微镜的特殊载体网络上培养大鼠海马神经元，研究组获得了一系列接近生理状态的完整突触的三维结构。

结合定量分析，首次报道了抑制性突触的突触后致密区的均质板层结构，两种类型的突触中都发现了椭圆形突触囊泡，结束了对两种类型突触的突触囊泡和突触后致密区的形态和精细结构的长期争论。

随后，该研究组进一步获得了分子水平上突触的精细结构，实现了在突触原位直接观察单一神经递质受体蛋白复合物及其与支架蛋白的相互作用。

这是世界上第一次用冷冻电子显微镜对完整的突触进行系统的定量分析。一方面，这项工作促进了对突触超微结构和功能的“黑箱”的解密；另一方面，它为突破用冷冻电镜原位分析复杂细胞系统中生物大分子复合物的组织结构的技术难点奠定了基础。(结束)

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