一对蛋白质控制信息流入大脑的记忆中心
这些分子,与人类相似,影响神经细胞之间的联系和影响海马体神经信号的传播,大脑的这一区域,在学习过程中起着重要作用,创造回忆。研究结果已发表在《华尔街日报》神经元。
大脑功能取决于神经细胞之间的积极沟通,被称为神经元。为此,神经元是交织在一起成一个密集的网络,他们不断地传递信号。然而,神经元不形式相互直接接触。相反,他们由一个非常狭窄的差距,称为突触。这种差距是由神经递质,弥合携带神经信号从一个细胞到另一个。
停靠点
特定的分子复合物在细胞的外壳,所谓的“受体”,接收信号通过具有约束力的神经递质。这触发了一个电脉冲receptor-bearing细胞和神经信号进一步已经在一个神经元。
在最近的研究中,雅克布·冯·恩格尔哈特博士领导的研究小组专注于AMPA受体。这些绑定神经递质谷氨酸和大脑中尤为常见。“我们看着AMPA受体在大脑的一个区域,海马体,构成主入口”解释了冯·恩格尔哈特DZNE和DKFZ工作。“海马体负责学习和记忆的形成。除此之外它的流程和结合感官知觉。因此,我们问自己如何控制流入海马体的信息。”
两个助手
冯·恩格尔哈特博士的研究小组专门关注两个蛋白质分子:“CKAMP44”和“TARP Gamma-8”。这些蛋白质存在,连同AMPA受体,在颗粒的细胞,这些神经元接收信号从海马区以外的区域。人们已经知道,这些蛋白质形式与AMPA受体蛋白复合物。“我们已经发现他们对谷氨酸受体的功能产生重要影响。以其各自的方式,如化学他们是完全不同的,”神经学家说。“我们发现,神经细胞接收信号的能力并不仅仅取决于实际的受体;CKAMP44和TARP Gamma-8同样重要。其功能离不开受体的。”
这是一个分析的结果,研究人员从小鼠脑组织相比自然基因型转基因小鼠的脑组织。神经元的转基因动物是无法产生CKAMP44或TARP Gamma-8或两者兼而有之。
长期影响
研究人员发现,除此之外,这两个蛋白促进谷氨酸受体的运输到细胞表面。“这意味着他们影响接受神经细胞是如何传入的信号,”冯·恩格尔哈特说。
然而,受体的数量,从而可以改变信号接收神经元活动。冯·恩格尔哈特组发现,在这方面辅助分子有不同的影响:TARP Gamma-8是至关重要的,以确保更多的AMPA受体集成到突触可塑性感应协议后,在这个背景下而CKAMP44扮演任何角色。“突触改变他们的沟通取决于他们的活动。这种能力称为可塑性。有关的变化只是暂时的,其他人可能持续时间更长,”冯·恩格尔哈特解释道。“TARP Gamma-8影响长期的可塑性。它使细胞能够加强突触沟通长期的时段。上的受体数量越大突触的接收端,更好的神经连接。”
突然受体的数量并没有改变,但仍在很大程度上稳定了一定量的时间。“这种情况可能会持续几个小时,几天甚至更长。这创造的长期影响是至关重要的记忆。我们只能记住事情如果神经元之间的连接进行持久的改变,”科学家说。
快速的信号序列
然而,CKAMP44和TARP Gamma-8也在更短的时间。研究小组发现,分子影响的速度回到AMPA受体接受状态。“如果谷氨酸停靠一个受体,它需要一段时间,直到下神经递质受体可以应对。这一时期CKAMP44延长。相比之下,TARP Gamma-8帮助受体恢复得很快,”冯·恩格尔哈特说。
因此,CKAMP44暂时削弱了突触连接,TARP Gamma-8加强它。通过这些蛋白质突触的相互作用是能够调整其敏感性到一个特定的水平。这种情况可以持续几毫秒到几秒钟之前连接的强度又改编。专家称之为“短期可塑性”。
“这些分子最终影响神经细胞是如何能够应对快速连续的信号,”科学家总结研究结果。”这样一个快速射击使神经网络同步他们的活动,这是一种常见的过程在大脑中”。
敏感的平衡
令研究人员吃惊的是,事实证明,两种蛋白质的影响不仅突触也神经细胞的形状。如果没有这些辅助分子,与其他神经元树突较少建立联系神经细胞。“有机体可以使用CKAMP44和TARP Gamma-8分子调节神经元连接在很多方面,“冯·恩格尔哈特说。“这种能力取决于合作伙伴之间的平衡,在某种程度上他们有相反的效果。海马的神经元反应的信号从其他的大脑区域是高度依赖的存在和表达比这些分子。”
自从两个分子直接作用于颗粒细胞突触的结构和功能,雅克布·冯·恩格尔哈特认为,这可能也会影响学习和记忆。
