新華社杭州4月13日電(周煒、朱涵)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所汪浩研究員和段樹民院士合作研究發(fā)現(xiàn),三磷酸腺苷(ATP)可以識別大腦中不需要的神經(jīng)突觸,在大腦中按下“刪除鍵”。
該研究成果12日刊登在生命科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《生命科學(xué)在線》(《eLife》)上。
一個健康的成年人的大腦中約有860億個神經(jīng)元,神經(jīng)元之間接觸的結(jié)構(gòu)稱為神經(jīng)突觸。每個神經(jīng)元會和別的神經(jīng)元形成大約1000個突觸。剛出生的嬰孩大腦中的突觸數(shù)量會隨著發(fā)育不斷增多,6歲時突觸數(shù)量到達頂峰。此后,大腦又會通過突觸刪除,讓這個數(shù)量降低并維持在一個比較穩(wěn)定的水平。
“大腦像個復(fù)雜而精致的花園,花園里的園藝草木需要被修剪,大腦里冗余的突觸也需要被刪除。”汪浩說,成人的大腦每天都會生成和刪除大量突觸,是一種常態(tài)化的生理機制。
此前的研究發(fā)現(xiàn),大腦中的星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞,可以像清道夫一樣,通過吞噬和降解刪除不需要的神經(jīng)突觸。此外,星形膠質(zhì)細胞內(nèi)的鈣離子濃度的升高,對星形膠質(zhì)細胞行使功能起到至關(guān)重要的作用。
汪浩介紹,研究團隊在轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)敲除了一個基因,使得小鼠大腦星形膠質(zhì)細胞的鈣離子無法升高,于是很多本該被刪除掉的突觸都被保留了下來。研究人員在突觸過剩的小鼠大腦里補充ATP后,突觸刪除過程得到了恢復(fù)。
研究團隊發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)細胞的工作原理是釋放出ATP,ATP是生物體內(nèi)最直接的能量來源,它同時也作為一種化學(xué)信號分子,激活了突觸的刪除機制。
“神經(jīng)突觸是我們記憶存儲的載體,突觸的生成和刪除也構(gòu)成了我們大腦可塑性的基礎(chǔ),突觸過剩肯定不是一件好事。”汪浩說,突觸刪除異常被認(rèn)為與自閉癥和精神分裂癥有關(guān),突觸刪除機制的研究將為這些疾病的治療提供啟發(fā)。