医学进展
2017年05月号
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人物与学科
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大脑在清醒及睡眠状态在干啥?一份关于突触缩放的超微结构证据

作者:黄希瑶

我们生命的三分之一都在睡觉,但我们仍未完全明白我们为何入睡。美国威斯康星大学的Luisa de Vivo等人通过小鼠脑内电子显微镜照片发现,突触是神经元之间在功能上发生联系的部位,也是信息传递的关键部位。它在白天变强变大,然后在睡眠时缩小近20%,为第二天更多的生长和学习创造空间。
研究发现睡眠使全脑的突触强度重新正常化,睡眠期间突触发生了大规模的“缩小尺寸”,从而平衡了学习期间发生的突触增强。清醒时突触被反复激活,强度增加,这对于学习和记忆非常重要。当突触变得更强更有效率时,突触也变得更大,反之,突触在减弱时缩小。研究人员想要确定在入睡后突触尺寸是否发生了改变。研究人员通过三维电子显微镜检查测定了小鼠运动皮层和感觉皮层中的6920个突触。结果发现,与清醒时相比,轴突-树突棘连接(axon-spine interface,ASI)在入睡后减少了约18%。这一改变与突触的尺寸成比例。这种尺寸缩小发生在约80%的突触中,这类突触可塑性更强;剩余的突触更大,缺少再循环内体,可能与最稳定的记忆痕迹有关。
该研究表明,最有可能逃避尺寸缩小的突触是那些较大的、缺少内体的、位于拥挤的树突状分支的突触。这些特征可能与相对稳定的记忆回路有关。该研究支持了“突触稳态假说”:清醒时增强的突触在入睡后被再正常化。总之,睡眠可能在使脑内突触连接重新正常化方面发挥了重要作用,帮助我们忘记无关信息。(作者:黄希瑶)
参考文献: Science 2017;355:507-510

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