解决神经传递精度

在所有电动机，感官和记忆功能后面，钙离子都在大脑中，使这些功能成为可能。然而，神经科学家并不完全明白快速钙离子如何达到神经元内的目标，以及如何改变神经信号传导。冲绳科技学院研究生毕业大学的研究人员已经确定了钙通道对囊泡钙传感器的距离如何影响神经元的信令精度和功效。

在与Pasteur Institute和科学技术研究所等研究机构的国际合作中，Tomoyuki Takahashi教授和蜂窝和分子突触功能单元描述了电压门的位置钙通道允许钙离子进入神经元，触发囊泡以释放神经递质，信号传递到下一个神经元。这项研究，发表于2015年1月7日的问题神经元，阐明了神经递质释放的精度和功效背后的数十年的谜，这表明信号如何变化为动物成熟。

在电穗或电压瞬时变化之后，通过神经元进行电压，它到达突触前终端。突触前终端是面向突触裂缝的区域，或者在一个神经元和下一个神经元之间的间隙。电尖峰触发电压门控钙通道以打开，允许钙离子进入突触末端。然后，钙离子围绕通道局部地弥漫，并且遇到突触囊泡，小包装的神经递质是信号分子。这钙离子与囊泡上的传感器蛋白相互作用，触发囊泡与突触前末端膜熔断，并将神经递质释放到突触裂隙到下一个神经元。

然而，研究人员从未完全掌握了钙从门控通道到囊泡的方式。一些研究人员认为，渠道遍布突触前终端的有源区，而其他人认为围绕每个囊泡的门控通道环。因此，Takahashi的项目开始具有电子显微镜技术，研究人员将突触膜冻结，并打开打开以暴露钙通道。他们发现，在群集中存在频道，每个簇中的可变通道数。

接下来，研究人员耗尽了各种测试和模拟，以确定频道群集如何影响信令。他们发现具有更多钙通道的簇更有效地触发附近的囊泡以释放神经递质。重要的是，更靠近囊泡的通道簇触发Neurot转发器更快，更有效地比位于囊泡的群体更快，更高的群体，增加信号精度。“囊泡上的钙传感器需要高浓度的钙来引发囊泡释放，”Takahashi说。“如果钙从更远处进入，那么在到达囊泡上的钙传感器之前，它将扩散成较低的浓度或与其他蛋白质结合。”

Takahashi和他的合作者还研究了距离如何变化为他们的大鼠受试者，以及距离变化如何影响神经信号。随着从七天到十四天的大鼠，门控通道和囊泡之间的距离从30纳米缩至20纳米。“这种成熟是相当重大的，”Takahashi说，解释了在钙进入Synapse后更快地释放囊泡。“信号变得越来越快，”他说。

向前迈进，Takahashi和他的合作者提出了在神经科学研究中使用的周边释放模型。该模型建立了群体中存在的钙通道，并且从这些簇对囊泡的距离是显着的。“如果您测量群集中心的距离，则此距离取决于集群的大小，”Takahashi表示。因此，研究人员提出从囊泡到所设定的通道簇的距离从簇的周边而不是中心测量。使用此新模型计算的距离可以解释在开发期间的信令精度如何增加。

“如果有任何扩大这个距离的东西，”Takahashi说：“它实际上干扰了神经精度，它会干扰内存形成。”

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