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Restless Receptors

新见解进入动态突触组织

突触是我们大脑中的开关点,用于信息传输,学习和记忆。有证据表明,突触的变化和故障部分是对许多神经系统和心理疾病的影响。神经科学家已经知道了很多关于如何从神经元传播到神经元的信号。然而,许多突触过程仍然没有完全理解。

CNRS和波尔多2大学和波尔多成像中心(BIC)的跨学科神经科学研究所(IINS)研究总监Daniel Choquet博士正在研究突触膜中的信号传输。他的研究和成像技术的发展已经为谷氨酸江苏体彩的动态提供了新的见解,这参与了80%的兴奋性脑神经细胞中的突触传播,并在突触可塑性中发挥关键作用。超级化技术的使用是对这项研究的重要贡献。

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接受与学习和记忆有关的江苏体彩运动

“近年来,”近年来,对突触后江苏体彩的作用的理解“。当我于1997年开始在波尔多神经科学研究所(INB)工作时,被认为是神经递质的江苏体彩是稳定的,而是不动的分子,其活性和调节纯粹基于磷酸化和结构改性。但是,我早期的细胞生物学经历让我想知道为什么神经元的动态 江苏体彩应与其他细胞组分的复杂不那么复杂。“然后,各种研究证明江苏体彩在膜中没有牢固地固定在膜中,而是通过内部和外毒性的永久交换过程中移动。

几年后,Choquet团队能够表明江苏体彩也通过横向扩散在细胞膜平面中移动,并且在突触内的相对长的距离。在过去的几年里,突触的实验室的细胞生理学“一直与波尔多大学的Brahim Lounis物理集团密切合作,开始表征这种移动性和 检查它受到监管的方式。在这样做时,他们对时间的了解进行了惊人的发现:江苏体彩的运动由神经元活动调节,又与学习和记忆直接连接。

江苏体彩移动控制神经元传输

今天,已知江苏体彩非常迅速地移动,并且这种移动性在神经元之间的信号传输中起重要作用。实际上江苏体彩的迁移性控制了神经元传输的可靠性。 “我们透露,移动性的次要修改对高频传输产生了重大影响。此外,这种流动性使得在几毫秒内通过Naïve江苏体彩替代脱敏江苏体彩,“Choet States。这减少了突触凹陷,并允许神经元以更高的频率传输信息。这些结果从根本上改变了神经元生理学的理解。 “除了电生理技术之外,光学微观技术已经发挥了决定性作用,”Choet解释道。 “他们在信号传输功能和突触可塑性上阐述了新的光线。”

图1:用三种颜色标记的大鼠神经元的荧光图像:突触前标记物(蓝色),突触后标记物(红色)和谷氨酸江苏体彩(绿色)。树枝状刺尖端的白色颜色表明江苏体彩的积累。 ©CNRSPhotothèque/ Magali Mondin,Daniel Choquet,实验室:UMR5091 - Physiologie Cellulaire de La Synapse(PCS) - 波尔多。

调查江苏体彩调节过程

目前,Choquet团队通过追求两种不同的研究来巩固这些知识。 “我们正在延长我们的实验,该实验已经集中在细胞培养物和大脑切片上,包括诸如对生物体的exvivo调查甚至研究,解释说。 “只有这样,我们才能更好地了解学习和记忆如何实际受到江苏体彩运动的监管的影响。另一方面,我们打算在纳米缝缝上的突触内研究江苏体彩移动性,以便找出,例如,支架蛋白如何参与江苏体彩迁移率的调节。我们的工作假设是:不同的信息速度和法规与学习和记忆直接相关。“

对神经元疾病研究的影响

本集团的工作对神经元疾病的研究具有相当意义。 “今天,我们假设突触的变化或故障在神经元和心理障碍中起着明确的作用。这就是为什么不仅是神经退行性疾病,而且还称为癫痫或自闭症也被称为突触病。当然,我们对动物模型的基本分子研究仍远未临床相关,但我们的工作已经与病理学中的同事相关联。“例如,他们已经开始使用动物模型,检查在阿尔茨海默氏症和帕金森病中观察到的江苏体彩贩运中的缺陷。整体部门的INB占据了神经退行性疾病。

开发成像技术

Choquet考虑了BIC的一个额外的优势在他的研究中。 “在波尔多,我从一开始就作为研究组和成像设施负责人的双重功能。我已经注意到我们为我们自己的实验开发了我们为整个社区提供的成像工具", he says. "从那时起,该设施稳步发展 - 就像我的研究组一样。在其目前的尺寸和功能作为核心设施时,BIC已经从光学显微镜的熔化中演变(LM. ), 电子显微镜 (em.)和植物成像设施。"

 该团队在进一步发展成像技术方面非常成功。 2002年,通过使用千分比尺寸的乳胶的视频显微镜的追踪方法,他们设法在细胞膜中获得AMPA江苏体彩(AMPAR),谷氨酸江苏体彩的亚组的第一个实时图像通过抗体与AMPAR亚基结合的珠子。然而,该方法不适用于跟踪突触内的江苏体彩。与波尔多1的物理组一起,它们开始开发单一分子检测技术。

他们是欧洲的第一个群体,以便成功地应用于生活神经元。他们开发的另一种方法是 长时间纳米颗粒的光热成像在活神经元中追踪江苏体彩。"尽管金颗粒不漂白或眨眼,但允许理论上无限的记录时间,来自线粒体的自发的光热信号可能会干扰金颗粒的跟踪"科学家说。

超级化的影响

Choquet和他的团队目前正在专注于我们对超级化技术的关注,这对神经科学研究来说非常重要。除了单分子检测外,该组使用徕卡微系统 st 系统和A. 棕榈 系统。除此之外,他们还在过去几年中开发了一种新的超级化技术,称为油漆。这种临时累积 - 纳米级载体地形方法允许活细胞中任意膜蛋白的动态超级化成像。在最近的一篇文章中,他们公布了这种方法的进一步发展,称为丰满 (通用油漆)。该方法基于国家卓越倡议中的连续和随机标记的膜表面。

"这并不是所有的手段 - 这很少有人在这里无聊", resumes Choquet. "尽管所有的工作,但在制定成就潜力和科学的科学声誉方面发挥作用非常令人兴奋。"