成像技术突破揭示原子级别的神经元通信

所有大脑功能，包括记忆、情感、学习和运动控制，都依赖于神经元通过突触之间的交流。神经元释放被称为神经递质的化学信号穿过突触与其他细胞进行沟通。大脑拥有大约100万亿个神经元之间的突触连接。

最近发表在《科学》杂志上的一项研究展示了基于数十万幅高分辨率图像的模型，这些模型为突触功能提供了新的见解。

约翰·鲁宾斯坦博士和克莱尔·库普兰博士领导了SickKids纳米尺度生物医学成像设施的研究团队。他们的目标是利用成像和建模技术，确定增强癫痫和其他神经系统疾病儿童护理的潜在治疗靶点。

关于神经元通信的关键发现：

神经元通过突触小泡释放神经递质到突触中，这些小泡随后被重新吸收并重新包装以进行后续信号传递。酶V-ATPase在这个过程中起着关键作用，促进神经递质的移动并调节从小泡中释放。

成像通信过程：

该团队在设施中使用创新的生化和成像方法捕获了突触小泡的高分辨率图像，并分析了V-ATPase在其中的作用。采用低温电子显微镜创建了3D模型，揭示了V-ATPase与各种突触小泡组件之间的相互作用。

令人惊讶的是，这项研究揭示了V-ATPase与突触蛋白（synaptophysin）之间的相互作用，这种蛋白之前并不被很好理解。这一相互作用阐明了突触蛋白如何帮助在突触小泡形成过程中招募V-ATPase。

未来方向：

该团队旨在进一步研究突触小泡中V-ATPase与突触蛋白之间的相互作用及其对神经递质释放的影响。理解这个过程可能为癫痫等疾病的潜在治疗干预铺平道路。

这项研究的资助来自加拿大健康研究院(CIHR)、多伦多大学、自然科学与工程研究委员会(NSERC)、加拿大创新基金会和安大略省研究基金。