神经元的“条形码”指导复杂神经网络

VIB-KU Leuven的Joris de Wit教授和他的研究团队发现了决定个体神经元连接形状、位置和功能的分子代码。研究成果发表在《Neuron》，有助于我们更好地理解自闭症和精神分裂症等脑部疾病。

大脑是一个极其复杂的器官，了解数十亿个脑细胞如何建立精确连接是神经科学家面临的一项重大挑战。VIB-KU Leuven的Joris de Wit教授和他的研究团队发现了决定个体神经元连接形状、位置和功能的分子代码。研究成果发表在《Neuron》，有助于我们更好地理解自闭症和精神分裂症等脑部疾病。

高度专业化的神经元网络控制着我们的思想、情感和记忆，信号沿着这些网络从一个神经元传递到另一个神经元，突触（synapses）是信号的指定接触点。

突触的形成受到严格调控。Joris de Wit教授想知道突触连接在何时何地如何出现。“神经元如何识别合适的伙伴？它们怎么知道所需的突触在哪里？这些都是非常基本的问题，但我们尚不清楚，”他说。

黏附分子（adhesion molecules）

de Wit的研究小组通过研究黏附分子来寻找答案。黏附分子位于细胞 表面，物理上，神经元通过它们彼此连接。神经元表达大量和多样化的黏附分子，但我们还不清楚为什么它们需要如此数量庞大的不同类型的黏附分子。

研究团队关注三种黏附分子，它们存在于海马区的一种神经元（锥体神经元）上。“我们首先对这些黏附分子的分布进行详细分析，海马神经元与其他脑细胞形成了许多不同的突触，”de Wit实验室的研究人员Anna Schroeder解释道。“在影像专家的帮助下，我们结合光和电子显微镜观察不同突触的结构，利用电生理学研究突触功能变化。”

突触上的“条形码”

科学家发现，一种黏附分子控制突触数量，另外两种则影响信号传输——其中一个负责正调控，另一个负责负调控。这三种黏附分子精确地定义了突触的外观和功能。

“把黏附分子看作是脑细胞的邮政编码或条形码，”Schroeder说。“每种黏附分子都是特定功能的代码，当它们组合起来后，可以形成更复杂的模式，从而塑造两个神经元之间如何连接。换句话说，它们定义了该连接的身份。”

大脑神经元携带的许多不同黏附分子精确地协调着各种连接。

连接与脑部疾病

这项研究关注的三种黏附分子都与神经发育和神经精神障碍有关，如自闭症和精神分裂症。de Wit说，了解患者的大脑连接至关重要：“我们现在知道，黏附分子不仅塑造了突触的数量，也影响突触的结构和功能。这对更好地理解编码这些分子的基因突变对电路连结性、脑功能和相关疾病有何影响意义重大。”

原文标题

A modular organization of LRR protein-mediated synaptic adhesion defines synapse identity, Schroeder et al. Neuron 2018