“闪电和冻结”揭示了动态的神经连接

的物理部分神经元如何启用它处理和交流信息?相关的结构函数在神经科学是一个长期的目标。在最新一期的杂志上神经元,该集团的彼得·乔纳斯教授科学和技术研究所的奥地利奥地利(IST),报告一个新颖的方法来实现这一目标。

团结突触的结构和功能是具有挑战性:函数是在活组织学习,在毫秒精度与电生理测量电子信号,而观察精细结构的纳米尺度电子显微镜需要固定的组织。彼得·乔纳斯教授科学和技术研究所的奥地利奥地利(IST),和他小组成员,首先作者卡Borges-Merjane(博士后)和名金(博士生),已经开发出一种所谓的“flash和冻结”方法研究突触的结构和功能完整的神经回路在哺乳动物大脑切片。

在信号可见方法使结构变化

“Flash和冻结”指的是用于刺激的闪光神经元,紧随其后的是立即冻结的组织修复最原生的状态。彼得·乔纳斯总结了挑战:“我们主要是做不可能的乔纳斯实验室实验,和新的研究,完全属于这一范畴。这里,我们采取一个突触,刺激它与光,在毫秒内,拍摄成室,冻结在零下196摄氏度的结构和在压力的2000酒吧。”The sample is then dropped into a tank of liquid nitrogen and prepared for analysis by electron microscopy.

这个设置允许神经刺激神经元和冻结之后立即组织通过电子显微镜进行分析,以便解剖学变化后刺激变得可见。“这是一个非常动态的方式研究突触,”卡Borges-Merjane解释说,“我们可以闪光,然后立即冻结或等待几毫秒甚至几秒钟。通过几个这样的快照,我们揭示了时间期间发生的结构性变化突触传递”。在一系列平行的电生理学实验中在活组织,研究人员突触的功能相同类型的动力学特征。通过整合这些数据集,他们展示了结构性变化导致观察到的功能。

保留完整的网络功能

乔纳斯集团的方法是修改“闪电和冻结”协议最初用于研究线虫线虫的神经元和单独孤立的哺乳动物的神经元。区别:新报道的方法使用片老鼠的大脑,神经网络在很大程度上仍完好无损,活着。“神经元的功能通常在脑组织切片,研究网络保持不变。突触结构通常是在化学固定样本或学习,正如前面用flash和冻结,分离神经元。与我们的方法,我们现在可以使用相同类型的准备用于研究突触功能结构,同时研究”名金指出。作者也表明该方法广泛适用于不同的大脑区域,因此可以用于各种大脑突触的研究。

在结构上和功能上的身份定义泡池

在理论水平的实验中,研究人员分析了皮质突触囊泡池。这些囊泡含有信号转移到邻近的神经元的神经递质。他们发现“停靠”池定义的结构和功能定义突触囊泡的“随时可发布池”实际上是显示是几乎相同的,一旦使用他们的新综合方法观察和分析。“这从来没有直接证明。我们解释我们的结果意味着囊泡与质膜融合和集成,”乔纳斯解释说。“我们发现突显出重要的扩展研究结构皮质电路和功能。”