上圖：綠色標(biāo)記的是神經(jīng)元，紅色標(biāo)記的是突觸     下圖：課題組成員猜測(cè)的模式圖。當(dāng)兩個(gè)不同突觸之間發(fā)生活動(dòng)依賴(lài)的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，活動(dòng)性更強(qiáng)的神經(jīng)元會(huì)釋放神經(jīng)遞質(zhì)，激活突觸后神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)鈣被升高，接著釋放ATP，ATP可以作用于神經(jīng)元上的P2y1受體，并在活動(dòng)性較低的突觸上產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程的抑制作用，從而促進(jìn)該突觸被刪除。
    
    
    
    

    
    手機(jī)反應(yīng)慢，清理一下內(nèi)存垃圾或許能提速。掌控著我們舉手投足、喜怒哀樂(lè)的大腦，其也存在一種類(lèi)似的清理機(jī)制，讓大腦得以健康運(yùn)轉(zhuǎn)。4月12日，生命科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《eLife》刊登了浙大醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所汪浩研究員和段樹(shù)民院士的合作研究（ dx.doi.org/10.7554/eLife.15043）:他們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放的ATP可以幫助識(shí)別不需要的神經(jīng)突觸，在大腦中按下“刪除鍵”。
    
    一個(gè)健康的成年人大腦中約有860億個(gè)神經(jīng)元。我們思考，我們回憶，我們感到喜悅或悲傷，都是神經(jīng)元和神經(jīng)元之間放電的結(jié)果。神經(jīng)元之間接觸的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為神經(jīng)突觸。每個(gè)神經(jīng)元會(huì)和別的神經(jīng)元形成大約1000個(gè)突觸，大腦的復(fù)雜程度可想而知。
    
    “大腦像個(gè)復(fù)雜而精致的花園。”汪浩研究員說(shuō)：“花園里的園藝草木需要被修剪，大腦里冗余的突觸也需要被刪除。成人的大腦每天都會(huì)生成和刪除大量突觸，是一種常態(tài)化的生理機(jī)制。”據(jù)介紹，剛出生的嬰孩大腦中的突觸數(shù)量會(huì)隨著發(fā)育不斷增多，6歲時(shí)突觸數(shù)量到達(dá)頂峰。此后，大腦又會(huì)通過(guò)突觸刪除，讓這個(gè)數(shù)量降低并維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平。
    
    “神經(jīng)突觸是我們記憶存儲(chǔ)的載體，突觸的生成和刪除也構(gòu)成了我們大腦可塑性的基礎(chǔ)。沒(méi)有證據(jù)表示突觸的數(shù)量與一個(gè)人的聰明程度有直接的關(guān)聯(lián)，而突觸過(guò)?？隙ú皇且患檬?。”汪浩說(shuō)，目前科學(xué)界主流的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，突觸刪除異常導(dǎo)致的大腦神經(jīng)環(huán)路發(fā)育出現(xiàn)問(wèn)題可能與自閉癥和精神分裂癥有關(guān)。
    
    關(guān)于突觸刪除，科學(xué)界聚焦的問(wèn)題主要有兩點(diǎn)，一是什么機(jī)制清除了不需要的突觸？二是大腦怎么識(shí)別要被刪掉的突觸？ 2008年和2013年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的Ben Barres教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，大腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，可以像清道夫一樣，通過(guò)吞噬和降解，刪除不需要的神經(jīng)突觸。
    
    膠質(zhì)細(xì)胞在大腦中大量存在。從前，人們對(duì)膠質(zhì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)僅限于為神經(jīng)元提供營(yíng)養(yǎng)，支持與保護(hù)，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)細(xì)胞除了有輔助功能，它們也積極的參與調(diào)控神經(jīng)活動(dòng)。有研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度升高，對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞行使功能起到至關(guān)重要的作用。
    
    “我們著重研究了究竟怎么識(shí)別不需要的突觸。”汪浩介紹，“我們用轉(zhuǎn)基因小鼠敲除掉一個(gè)對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)鈣升高起關(guān)鍵作用的受體，使得小鼠大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞的內(nèi)鈣無(wú)法升高，那些原來(lái)應(yīng)該被刪除掉的突觸很多都被保留了下來(lái)，沒(méi)有被修剪掉。這樣的小鼠的神經(jīng)突觸的數(shù)量，比正常小鼠要多出三分之一左右。”
    
    當(dāng)在突觸過(guò)剩的小鼠大腦里補(bǔ)充一種化學(xué)分子ATP（三磷酸腺苷）后，突觸刪除過(guò)程可以恢復(fù)，重新將應(yīng)該被刪除的冗余的突觸修剪掉。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ATP主要通過(guò)作用于一個(gè)表達(dá)在細(xì)胞表面的受體P2Y1起到促進(jìn)突觸刪除的作用。
    
    （周煒）