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新突觸研究有助理解大腦的記憶存儲

新突觸研究有助理解大腦的記憶存儲

10:40 2011-01-03


通過對手術中被切除的人腦組織的研究,研究者發現了大腦結構中一個非常關鍵部分的組成:突觸,或者稱作接點,連接相鄰兩個神經元。

這項工作應有助於理解突觸在存儲記憶時的工作原理,以及許多疾病的發病基礎,現已證明這些疾病是因為突觸微妙的結構中出了問題。

該研究小組是由英國劍橋附近的桑格研究所(Sanger Institute)的Seth Grant領到的,他們曾第一個編制出精確包含了突觸資訊加工機制中所有蛋白組分的庫。在當前的《自然神經科學》雜誌上他們報導說,這一生物過程涉及超過1,461個。

他們已將這一蛋白目錄輸入了人類基因組序列中,並把每個蛋白與包含編碼其資訊的基因關聯在一起。這樣一來,他們就可以比較這些發現在人類與其它已測序的物種之間有什麼不同,比如尼安德特人(Neanderthals),這種人“曾一度遭受過與人類相同範圍的精神疾病”,Grant 博士說。

人類大腦中的每個神經元平均都與其他1000個左右的神經元連接著。大腦中有1000億個神經元,因此大概就有100萬億個突觸,突觸是大腦中最重要的工作部分。

當一個發射神經元的突觸末梢接受到電信號時,就會釋放出一些化學物質。之後,這些化學物質迅速擴散到神經元與停靠位點之間的微小間隙中。停靠位點上有一些受體,它們位於接受神經元的表面上。

接受信號的受體是一些由蛋白質組成的微妙複合體,他們會對接受的資訊進行加工和存儲。

神經解剖專家稱這種能處理資訊的蛋白質複合物為突觸後密度,因為這些蛋白粘在一起就像一個小圓斑,但這種稱呼對於它關鍵功能來講缺乏公正。

人類基因組有20000個蛋白質編碼基因,而編碼突觸蛋白的基因就有1461個,占到了總數的7%以上,這足以說明突觸的複雜性和重要性。

Grant 博士認為,這些蛋白質可能連接在一起形成若干生物機器,用於處理資訊和改變神經元的物理性質,這是一種存儲記憶的方式。

這些機器的耐受力似乎非常脆弱,只要編碼他們的基因那兒出了變異,就會有畸形蛋白產生,發病就會在所難免。桑格(Sanger)研究小組發現,當編碼突觸蛋白的第169位基因發生突變後,就會導致269種人體疾病。這些疾病均參閱孟德爾疾病標準清單,上面列出的疾病都是由單個基因的改變引起的。

這一新的突觸蛋白目錄“必當為精神疾病打開一扇新窗口”,Jeffrey Noebels 說,他是貝勒醫學院的一位癲癇遺傳學專家。“我們可以去那裏系統地尋找疾病的發病過程,進而找到有效藥物的作用靶點。”

在與Grant博士的突觸基因相關的孟德爾遺傳疾病中,大多疾病是罕見的、不清楚的,但它們可能證明與一些常見的精神疾病相同,表現在疾病症狀和致病路徑方面,其中某些治療措施也可能相同。

Grant小組分析用的這個腦組織是從愛丁堡大學一位名叫Ian Whittle的外科醫生中提取出來的。為了達到大腦中的某些深區域,在病人的同意下,他不得不取出一小細管腦組織,迅速凍結後,送往Grant博士。

通過對手術中被切除的人腦組織的研究,研究者發現了大腦結構中一個非常關鍵部分的組成:突觸,或者稱作接點,連接相鄰兩個神經元。

這項工作應有助於理解突觸在存儲記憶時的工作原理,以及許多疾病的發病基礎,現已證明這些疾病是因為突觸微妙的結構中出了問題。

該研究小組是由英國劍橋附近的桑格研究所(Sanger Institute)的Seth Grant領到的,他們曾第一個編制出精確包含了突觸資訊加工機制中所有蛋白組分的庫。在當前的《自然神經科學》雜誌上他們報導說,這一生物過程涉及超過1,461個。

他們已將這一蛋白目錄輸入了人類基因組序列中,並把每個蛋白與包含編碼其資訊的基因關聯在一起。這樣一來,他們就可以比較這些發現在人類與其它已測序的物種之間有什麼不同,比如尼安德特人(Neanderthals),這種人“曾一度遭受過與人類相同範圍的精神疾病”,Grant 博士說。

人類大腦中的每個神經元平均都與其他1000個左右的神經元連接著。大腦中有1000億個神經元,因此大概就有100萬億個突觸,突觸是大腦中最重要的工作部分。

當一個發射神經元的突觸末梢接受到電信號時,就會釋放出一些化學物質。之後,這些化學物質迅速擴散到神經元與停靠位點之間的微小間隙中。停靠位點上有一些受體,它們位於接受神經元的表面上。

接受信號的受體是一些由蛋白質組成的微妙複合體,他們會對接受的資訊進行加工和存儲。

神經解剖專家稱這種能處理資訊的蛋白質複合物為突觸後密度,因為這些蛋白粘在一起就像一個小圓斑,但這種稱呼對於它關鍵功能來講缺乏公正。

人類基因組有20000個蛋白質編碼基因,而編碼突觸蛋白的基因就有1461個,占到了總數的7%以上,這足以說明突觸的複雜性和重要性。

Grant 博士認為,這些蛋白質可能連接在一起形成若干生物機器,用於處理資訊和改變神經元的物理性質,這是一種存儲記憶的方式。

這些機器的耐受力似乎非常脆弱,只要編碼他們的基因那兒出了變異,就會有畸形蛋白產生,發病就會在所難免。桑格(Sanger)研究小組發現,當編碼突觸蛋白的第169位基因發生突變後,就會導致269種人體疾病。這些疾病均參閱孟德爾疾病標準清單,上面列出的疾病都是由單個基因的改變引起的。

這一新的突觸蛋白目錄“必當為精神疾病打開一扇新窗口”,Jeffrey Noebels 說,他是貝勒醫學院的一位癲癇遺傳學專家。“我們可以去那裏系統地尋找疾病的發病過程,進而找到有效藥物的作用靶點。”

在與Grant博士的突觸基因相關的孟德爾遺傳疾病中,大多疾病是罕見的、不清楚的,但它們可能證明與一些常見的精神疾病相同,表現在疾病症狀和致病路徑方面,其中某些治療措施也可能相同。

Grant小組分析用的這個腦組織是從愛丁堡大學一位名叫Ian Whittle的外科醫生中提取出來的。為了達到大腦中的某些深區域,在病人的同意下,他不得不取出一小細管腦組織,迅速凍結後,送往Grant博士。

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