突触传输并不是单行道

当奥地利科学技术研究所(IST)的神经科学家分析大脑神经连接的确切特性时，他们得出了一个惊人的发现:在一个关键连接，或称突触，信息的发送与通常的信息流相反。这项发表在《Nature Communications》杂志上的研究报告称，谷氨酸信号可能在这种不寻常的传递中发挥了作用。

　　

大脑海马区中长满苔藓的纤维突触

信息在大脑中以明确的方向流动:化学信号和电信号通过突触从一个神经元传递到另一个，从突触前到突触后神经元。

现在，奥地利科学技术研究所(IST Austria)的Peter Jonas和他的研究小组发现，在大脑中负责学习和记忆的海马(hippocampus)的一个关键突触上，信息也以相反的方向传播。在所谓的苔藓纤维突触，突触后CA3神经元影响突触前神经元，即所谓的苔藓纤维神经元的放电方式。“我们第一次表明，逆行的信息流与突触前的可塑性在生理上相关，”奥地利IST的Peter Jonas团队的博士后Okamoto Yuji说，他是发表在《Nature Communications》杂志上的论文的第一作者之一。

苔藓纤维突触是神经网络信息存储的关键。突触传递是可塑性的，这意味着一个可变数量的化学信号，即所谓的神经递质，被释放到突触。为了了解可塑性在这个突触中起作用的机制，研究人员精确地刺激了大鼠苔藓纤维突触的突触前末端，同时记录了突触后神经元。“我们需要知道突触的确切属性——用数值，比如它的电导率——来创建这个突触的确切模型。通过他的精确测量，Yuji设法获得了这些数字，”Peter Jonas补充道。

 

聪明的老师应对超负荷的学生

出乎意料的是，研究人员发现突触后神经元影响突触前神经元的可塑性。以前，苔藓纤维突触被认为是一个“教师突触”，诱导突触后神经元放电。“相反，我们发现这个突触的行为就像一个‘聪明的老师’，当学生的信息过载时，他会调整课程。”类似地，突触前苔藓纤维会检测到突触后神经元无法获取更多信息:当突触后神经元的活动增加时，突触前神经元的可塑性就会降低，”Jonas解释道。

这一发现提出了一个问题，即突触后神经元如何向突触前神经元发送有关其活动状态的信息。药理证据指出谷氨酸的作用，这是神经元向其他细胞发送信号的关键化学物质或神经递质之一。谷氨酸也是突触前苔藓纤维终端释放的递质。当突触后神经元的钙水平增加时——这是神经元活跃的信号——突触后神经元可能会向突触释放带有谷氨酸的小泡。谷氨酸在通常的神经元信息流中返回到突触前神经元。“这种对可塑性的逆行调节可能有助于改善下游海马网络的信息存储，”Jonas说，他补充道。“再一次，精确的测量表明现实比简化模型所显示的要复杂得多。”

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