研究人员揭示了线粒体在控制成年小鼠大脑组织再生和突触可塑性方面的重要作用。神经细胞，也称为神经元，是人体内最复杂的细胞类型之一。它们通过延伸被称为树突和轴突的分支结构，并形成数千个突触来构建复杂的网络。虽然大多数神经元在胚胎发育期间产生，但大脑中有少数区域在整个成年期仍然可以生成新神经元。这些新生神经元如何成熟并成功竞争的过程仍未完全理解。已发育完全的器官内细胞的功能至关重要。然而，理解这些过程可能对治疗脑疾病有所帮助。
科隆大学CECAD老化研究卓越集群的马特奥·贝尔加米教授和他的研究团队进行了实验，使用小鼠模型来调查这个问题。他们利用成像、病毒追踪和电生理技术，发现随着新神经元的成熟，它们的线粒体（细胞的能量来源）在树突上的融合动态增加，呈现出更长的形状。这一过程对维持大脑的健康和功能至关重要。研究《成人生成神经元突触可塑性关键期内增强的线粒体融合》已在《Neuron》期刊上发表。该研究探讨了新突触的可塑性及其对复杂经验的反应而优化已有大脑电路。研究结果表明，线粒体融合赋予新神经元竞争优势。成年神经发生发生在海马体，这是一个控制认知和情感行为各个方面的大脑区域。海马神经发生率的变化与神经退行性疾病和抑郁症相关。该研究阐明了线粒体融合在新神经元发展中的重要作用。该区域中新形成的神经元需要很长时间才能成熟，以确保组织保持高度可塑性，但我们对此过程了解不多。贝尔加米及其团队发现，这些新神经元的树突中线粒体融合的速度影响了它们在突触处的灵活性，而不仅仅是神经元本身的成熟。
“我们惊讶地发现，即使没有线粒体融合，新神经元也能几乎完美地发展，但它们的存活率在没有明显退化迹象的情况下突然下降，”贝尔加米说。“这表明融合在控制神经元健康方面发挥了作用。”突触处的选择过程对新神经元接入网络的选拔过程至关重要。这些发现进一步加深了我们对不功能性线粒体动力学（如融合）如何导致人类神经系统疾病的理解。它还表明，融合在控制突触功能及其在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中的失调方面可能比之前认为的更为复杂。除了揭示正常条件下神经元可塑性的基本方面，科学家们乐观地认为这些结果将帮助他们指导干预措施来恢复神经元可塑性。文章讨论了线粒体融合、突触可塑性和认知功能在疾病背景下的关系。
