大脑兴奋与抑制的平衡是如何维护的

就像恒温器是用来保持一个平衡的温度在一个家里,不同的生物过程维护的几乎所有平衡我们的身体,从温度和氧气到激素和血糖水平。在我们的大脑中,保持平衡或homeostasis-between兴奋和抑制神经回路中是非常重要的在我们的生活,而现在,日本研究人员大脑科学研究所和日本名古屋大学,并在法国高等师范学院发现了干扰抑制连接恢复。

发表在细胞的报道,展示了如何工作抑制性突触时稳定神经递质谷氨酸触发器存储从内质网钙释放神经元。

“大脑的兴奋和抑制失衡与几个障碍,”作者宽子Bannai解释道。“特别是,形式的癫痫,甚至自闭症似乎抑制连接功能障碍有关。”

的一个关键分子,调节大脑的兴奋与抑制的平衡是抑制性神经递质伽马氨基丁酸。当GABA对GABAA受体结合在一个神经元,它阻止神经元从发送信号到其他神经元。抑制的力量可以改变取决于这些受体的神经元的膜。

虽然GABAA受体通常聚集在一起,不断的门冬氨酸受体的神经激活神经递质谷氨酸——自然发生在学习和记忆,或epilepsy-leads过量的钙,最终导致受体变得更加分散,减少神经元可以抑制GABA多少。

应对这种效果,受体在某种程度上不断re-clustered,保持适当的大脑的兴奋与抑制的平衡。要理解这是如何完成的,团队关注的另一个信号通路也始于谷氨酸,并被认为是重要的大脑发育和神经控制的增长。

在这个通路谷氨酸结合mGluR受体,导致钙的释放从内部存储到神经元的内部环境。使用量子dot-single粒子跟踪、团队能够表明,释放后,钙与蛋白质激酶C促进集群GABAA受体的突触后膜同时放在一个神经元,从连接神经元接收传入的神经递质。

这些发现表明谷氨酸激活不同的受体和模式钙信号因反对控制抑制GABA突触。

Bannai指出,“奇怪,同样的神经递质,从突触GABAA受体触发分散,也起到完全相反的作用在稳定GABAA受体,这过程使用不同的钙信号通路。这表明我们的身体是多么的复杂,实现多种功能的最大化数量有限的生物分子。

Pre-activation cluster-forming通路完全阻止GABAA的色散受体从巨大的兴奋性输入,通常结果发生在状态epilepticus-a条件的癫痫发作一个接一个,没有恢复意识。Bannai解释说,“进一步的研究过程中,我们发现了背后的分子机制可能有助于开发治疗或预防性药物治疗病态excitation-inhibition失衡在大脑中。

“下一步了解平衡是维持大脑的调查控制通路被激活的谷氨酸。大多数类型的细胞使用钙信号实现生物功能。在一个更基本的层面上,我们相信解码这些信号将帮助我们理解的基本生物学问题:为什么和如何钙信号参与这样一个各种各样的生物现象?”