神经元自主调节兴奋性的机制

　　

神经细胞可以自主调节它们对传入信号的敏感度。由波恩大学领导的一项新研究现在发现了一种机制，可以做到这一点。德国神经退行性疾病中心和马克斯普朗克行为神经生物学研究所参与了这项工作。研究结果已经发表在《Cell Reports》杂志上。

任何曾经用手机发过语音信息的人都知道音量有多重要:对着麦克风大喊大叫会导致录音失真和不清晰。但轻声细语也不是一个好主意——结果太安静了，也很难理解。这就是为什么音响工程师在每场音乐会和脱口秀节目中都要确保完美的声音:他们调节每个麦克风的增益以匹配输入信号。

大脑中的神经元也可以调整它们的灵敏度，甚至是自主地这样做。由波恩大学和波恩大学医院领导的一项新研究展示了它们是如何做到这一点的。为此，参与者调查了在视觉、听觉和触觉中也起作用的神经细胞网络。刺激首先到达所谓的丘脑，这是大脑中心深处的一个结构。从那里，它被引导到大脑皮层，在那里它被进一步处理。

每个神经元都能自我调节

“大脑皮层中的神经元受到来自丘脑的信号的刺激，产生动作电位，”波恩大学医院实验癫痫学和认知研究所的Heinz Beck教授解释说。“这些是短电压脉冲，然后被传输到大脑的其他部位。为了使其正常工作，神经元必须调整兴奋信号的强度。”

例如，如果传入的刺激非常强烈，他们需要降低自己的敏感度。“我们现在已经发现一种叫做SLK的特殊酶在这个过程中发挥了作用，”Beck说，他也是波恩大学跨学科研究领域“生命与健康”的发言人。“它使神经元能够单独校准自己的兴奋性。”这有点像没有音响工程师:相反，麦克风会自动调整其灵敏度，以使录音既不会太安静，也不会过度放大。

Beck研究小组的Pedro Royero博士解释说:“在这种机制中，特殊的神经细胞起着至关重要的作用，即所谓的中间神经元。”他在马克斯·普朗克国际研究生院通过这项研究获得了博士学位，并进行了大部分的实验。中间神经元向兴奋的神经元发送抑制动作电位。在某种程度上，他们转动了降低敏感度的旋钮。“现在，SLK决定了中间神经元对这种调节器的调节程度，也就是说，它们的抑制作用有多强。”

中间神经元有两种类型。有些是直接被来自丘脑的脉冲激活的。当这些神经元同时被丘脑刺激时，它们已经抑制了这些神经元。相比之下，另一种类型的脑电波只能通过大脑皮层神经元的活动来启动。这些神经元本该在之后被抑制。所以它们是负反馈循环的一部分。“有趣的是，SLK在这种反馈抑制中并不活跃，但只在第一种情况下，”Royero指出。

对疾病发展的新见解

研究人员还发现，在敏感度调整过程中，某些基因会被激活。他们现在想要更详细地调查他们在这个过程中所扮演的角色。这也很有趣，因为兴奋和抑制之间的平衡对大脑功能极为重要。

这可以在癫痫中看到:特征性发作是由于大面积神经细胞过度兴奋引起的。事实上，研究表明，在一些癫痫患者中，神经元中发现的SLK比正常人少。因此，也许这项研究也将有助于更好地理解这些疾病机制。