PNAS在成年小鼠的大脑中发现与年轻小鼠同样的结构变化

　　

理解大脑“可塑性”的细胞和分子机制对于解释许多疾病和状况至关重要。神经科学家们设法在清醒的成年小鼠身上描绘突触，即神经元之间的微小接触点。他们首次发现，初级视觉皮层中的成年神经元，由于缺少某种蛋白质的“沉默突触”数量增加，显示出以前只在年轻小鼠身上报道过的结构变化。

这项研究发表在《PNAS》上。

众所周知，在早期大脑发育过程中，有一些关键时期，大脑特别可塑，个体经历可以触发神经回路的重组和适应。在大脑发育过程中，沉默的突触很常见，它们有助于在功能上优化主要神经元之间的连接。Siegrid Löwel教授（UMG）的研究团队已经发现，沉默突触的成熟需要突触后密度蛋白-95（PSD-95），并关闭早期的关键期。然而，控制突触连接是根据经验保持还是去除的具体过程在很大程度上是未知的。

为了研究这一点，研究人员用双光子显微镜对小鼠视觉皮层的神经元进行了成像，而小鼠在特定视觉体验前后都是清醒的。正如第一作者、Rashad Yusifov所解释的，“以前的研究通常使用麻醉小鼠，但我们现在知道麻醉本身可以影响神经元的可塑性，这就是为什么我们现在在清醒动物身上做这项研究。”

“这项具有挑战性的技术，这需要反复定位和成像非常微小的结构——大约千分之一毫米——被称为树突棘，只能在世界上少数几个实验室进行。”

研究人员发现，缺乏PSD-95的成年神经元表现出更多的经验依赖性脊椎移除，过去只在幼年动物身上观察到的效果。在他们先前发现的基础上，这项合作研究显示PSD-95缺陷的神经元显示出与关键时期相关的可塑性的功能和结构特征。这意味着，缺乏PSD-95的神经元即使到了成年期，仍能保持幼年期重建皮层连接的能力。

“回答这些关键问题不仅有助于理解大脑发育、功能和学习的基本规律，而且还将开辟新的途径，发展临床相关概念，促进疾病和受伤大脑的再生和康复。”

原文标题：

Rashad Yusifov, Anja Tippmann, Jochen F. Staiger, Oliver M. Schlüter, Siegrid Löwel. Spine dynamics of PSD-95-deficient neurons in the visual cortex link silent synapses to structural cortical plasticity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (10): e2022701118 DOI: 10.1073/pnas.2022701118