科学家发现了巨型突触的起源

人类和大多数哺乳动物可以以显着的敏锐度确定声音的空间起源。我们一直都在运用这种能力 - 跨越街道；在混乱的卧室中找到一个看不见的铃声。为了完成这一小小的每日奇迹，大脑已经开发出一个足够快的电路，可以检测出听觉信息到达我们的一只耳朵的那一刻到达到另一个耳朵的那一刻之间发生的微小滞后。该电路的策划者是大脑中最大的已知突触的“ Held的花萼”。EPFL科学家揭示了某种蛋白质在启动这些巨型突触的生长中发挥的作用。

该发现发表在自然神经科学，还可以帮助阐明许多神经精神疾病。

巨大的突触可以更快地交流

按说，神经元有成千上万的联系点 - 称为突触- 与相邻的神经元。在给定的时间范围内，神经元必须从其邻居那里接收几个信号，以便能够发射自己的信号。因此，信息以相对随机的方式从神经元传递到神经元。

在大脑的听觉部分中，情况并非如此。突触通常会长到极大的大小，这些庞然大物被称为“固定的萼”突触。由于它们具有数百个接触点，因此他们能够单手传输信号到相邻的神经元。领导这项研究的EPFL教授拉尔夫·施内格伯格（Ralf Schneggenburger）解释说：“这几乎就像神经元之间的点对点交流。”结果是，在少数情况下，信息处理得非常迅速分数毫秒毫秒，而不是大多数其他大多数发生的10毫秒以上的速度神经元电路。

识别蛋白质

为了隔离负责控制这个巨大突触生长的蛋白质，科学家必须进行艰苦的研究。使用方法进行分析基因表达在小鼠中，他们从超过20,000名可能的候选人中确定了“ BMP”蛋白质家族的几个成员。

为了验证他们确实鉴定出正确的蛋白质，研究人员在小鼠大脑的听觉部分中削弱了BMP蛋白受体。该研究的第一作者Le Xiao解释说：“持有的花萼的最终电生理信号发生了显着改变。”“这将暗示很大的解剖学差异。”

然后，科学家从在电子显微镜下观察到的切片中的三个维度重建了突触。神经元的3D图像明显地显示了几个较小的突触，而不是将近一半的神经元的单一的圆锥体（将几乎占神经元的一半）进行。Schneggenburger说：“这表明涉及BMP蛋白的过程不仅会导致一个突触生长，而且通过消除其他突触而进行选择。”

突触连通性，这是许多精神病难题的关键

这项研究的影响将远远超出我们对听觉系统的理解。结果表明，BMP蛋白在发展大脑中的连通性中起着重要作用。Schneggenburger及其同事目前正在研究其在大脑其他地方的角色。“一些神经精神疾病，例如精神分裂症和自闭症，其特征是在某些关键部分中突触连通性的异常发展脑，” Schnegegenburger解释说，通过识别和解释各种蛋白质在此过程中的作用，科学家希望能够对这些知识不足的疾病有更多的了解。

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