大脑的暗物质

电突触（Electrical synapses）——无处不在，却几乎无人探索。

马克斯·普朗克科学促进协会4月5日消息

它们是几乎所有动物物种大脑的一部分，但即使在电子显微镜下，它们通常仍然是不可见的。“电突触就像大脑中的暗物质，” Alexander Borst 说，他是生物智能马克斯·普朗克研究所的主任。现在，他所在部门的一个团队对这个很少被探索的大脑组成部分进行了更深入的研究：在果蝇的大脑中，他们能够证明，电突触出现在几乎所有的大脑区域，可以影响单个神经细胞的功能和稳定性。研究结果近日发表在（Current Biology）杂志上。

研究于2022年4月5日发表在《Current Biology》（最新影响因子：10．834）杂志上

神经元通过突触进行交流，突触是化学信使将刺激从一个细胞传递到下一个细胞的小接触点。我们可能在生物课上记得这个。然而，这并不是故事的全部。除了常见的化学突触外，还有一种鲜为人知的突触类型：电突触。“电突触非常罕见，而且很难用目前的方法检测到。这就是为什么到目前为止它们几乎没有被研究的原因，” Georg Ammer 解释说，他长期以来一直对这些隐藏的细胞联系着迷。“因此，在大多数动物的大脑中，我们甚至不知道最基本的事情，比如电突触确切发生在哪里，或者它们如何影响大脑活动。”

Georg Ammer 博士

电突触直接连接两个神经元，让神经元交流时使用的电流从一个细胞流向另一个细胞，而无需绕道而行。除了棘皮动物（是一类海洋无脊椎动物。现存的棘皮动物包括海星、海胆、蛇尾、海参以及海百合），这种特殊类型的突触在迄今为止所研究的所有动物的大脑中都存在。“因此，电突触一定有重要的功能：我们只是不知道是哪些功能！” Georg Ammer 说。

在大脑中的分布

为了追踪这些功能，Ammer 和他的两个同事 Renée Vieira 和 Sandra Fendl 标记了电突触的一个重要的蛋白质组成部分。因此，在果蝇的大脑中，他们能够证明电突触并非出现在所有的神经细胞中，而是出现在大脑的几乎所有区域。通过选择性地关闭视觉处理区域的电突触，研究人员可以证明，受影响的神经元对某些刺激的反应要弱得多。此外，没有电突触，一些神经细胞类型变得不稳定，并开始自发振荡。

“结果表明，电突触对不同的大脑功能很重要，根据神经元的类型，可以发挥非常不同的功能作用，” Ammer 总结道，“因此，这些突触也应该被整合到连接组（Connectome）研究中。”

连接组示意图

连接组是大脑或大脑区域中所有神经元及其连接的地图。通常，这些信息是通过电子显微镜图像重建的，而电突触在很大程度上是看不见的。如何将这些信息整合到连接组研究中，以及电突触掌握的其他秘密，有待进一步研究。

参考文献

Source：Max－Planck－Gesellschaft

The dark matter of the brain

Reference：

Georg Ammer， Renée M． Vieira， Sandra Fendl， Alexander Borst． Anatomical distribution and functional roles of electrical synapses in Drosophila． Current Biology， 2022； DOI： 10．1016／j．cub．2022．03．040

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关键词： 神经细胞 电子显微镜