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新技术使研究人员能够追踪脑细胞的关闭开关

导读 几十年来,科学家通过观察不同脑细胞群何时开启来研究人类和动物大脑中复杂的活动模式。然而,对于了解大脑和相关疾病同样重要的是,了解这...

几十年来,科学家通过观察不同脑细胞群何时开启来研究人类和动物大脑中复杂的活动模式。然而,对于了解大脑和相关疾病同样重要的是,了解这些神经元保持活跃的时间以及何时再次关闭。

现在,斯克里普斯研究中心的科学家们开发了一种新技术,可以让他们追踪脑细胞在爆发性活动后何时关闭——这一过程称为抑制。这项发表在《神经元》杂志上的技术提供了一种新方法,不仅可以研究大脑的正常功能,还可以研究大脑的“关闭开关”在正常行为以及疾病和失调(包括抑郁症、创伤后应激障碍)中如何出错。应激障碍和阿尔茨海默病。这篇论文的标题是“丙酮酸脱氢酶的磷酸化与神经元活动呈负相关”。

“人们普遍认为,神经元的抑制确实是大脑调节活动的主要方式,”资深作者、斯克里普斯研究中心教授兼阿比德-维维迪恩主席李晔博士说。“科学家们一直在寻找一种以更可追踪的方式观察抑制的方法,但到目前为止,很少有人找到它。”

为了开创这种新方法,叶与斯克里普斯研究中心的分子医学教授约翰·耶茨 (John Yates) 合作。他们想要研究脑细胞在活跃放电时(发射电荷以向邻居传递信息)与放电结束时相比有何变化。

科学家们利用光遗传学(可以用光控制细胞的活动)来反复激活和抑制细胞。然后,他们测量了不同蛋白质及其修饰的水平和特征。他们发现,一种蛋白质丙酮酸脱氢酶(PDH)在脑细胞受到抑制后立即发生非常迅速的变化。

“当神经元放电时,需要大量能量,而这种 PDH 蛋白参与产生这种能量,”Ye 解释道。“但大脑确实想要保存能量,因此当细胞放电完成时,我们发现大脑会迅速关闭 PDH 蛋白。这种情况发生的速度比我们在基因表达中看到的任何其他情况都要快得多。”

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