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浦肯野细胞树突状可塑性和小脑学习的基础

在短短几毫秒内,数万亿次化学反应会触发信号,这些信号会穿越我们大脑中数十亿个神经元。随着我们日常生活的发展和吸收新知识,这些神经元开始自我修饰并改变其信号传导特性。

但是,如何将信号整合到神经元中以建立这种柔韧性(也称为可塑性)的机制仍然难以捉摸。

京都大学Hakubi中心的Ohtsuki创刊在《神经科学杂志》上发表,他报道说Purkinje细胞是小脑的主要输出神经元,具有调制和过滤传入信号的能力。这些发现为小脑和大脑的学习机制带来了新的见解。

小脑是位于大脑底部的结构,已知在运动控制和认知功能中起着至关重要的作用。最近的发现甚至揭示了它在精神疾病中的贡献。浦肯野细胞最生动的特征之一是它们的长而复杂的分支,称为树突。

认为这些浦肯野细胞树突的可塑性是小脑学习的基础。然而,由于在单个细胞内测量信号的挑战,难以验证该假设。

值得庆幸的是,在以前的研究中,Ohtsuki成功地使用膜片钳方法测量了单个浦肯野细胞对树突的电活动。

Ohtsuki解释说:“为了测量电信号如何通过浦肯野细胞膜传播,我在大鼠身上应用了这种方法,并测量了树突与'soma'或细胞体之间的自发突触活性。”

他发现的是,没有记录到来自远离体的树突的信号,即远端树突。这表明树突具有限制电导的机制,并且各个分支可以选择输入是否通过。实际上,当来自近端树突的信号(靠近体细胞的信号)被记录下来。

经过进一步分析后发现,这些远端树突通过与称为SK通道的离子通道下调相关的固有可塑性来调制其传入信号。

Ohtsuki说:“获得这一新发现的原因之一是因为类似的实验在细胞内液中使用了铯离子,因此根本无法观察到这种现象。” “结果揭示了树突状细胞水平上的一种新的学习机制。”

他希望进一步验证这些结果,并确定是否可以用除啮齿动物以外的动物(例如鱼类和爬行动物)或更高等的哺乳动物获得类似的发现。

大月总结说:“研究这些基本过程应该有助于我们理解智能机制的原因。”

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