突触的分子图

UMG听觉神经科学研究所、马克斯普朗克多学科科学研究所和Abberior仪器有限公司的科学家们应用了高分辨率3D- minflux技术，对杆状感光细胞活性区的分子组织进行了精确的3D表示。

对于感觉刺激的处理，神经细胞之间的协调相互作用是至关重要的。只有快速有效地传递来自环境的刺激，身体才能启动适当的反应，例如迅速闭上眼睑或接住飞行的球。分子神经生物学的多年研究表明，神经细胞已经发展出优化突触信号传递过程的策略神经细胞．在发射机释放的活跃区化学突触，信号传输所需的组件被带到紧密的空间邻近，并组装成所谓的大分子信号复合物。突触活跃区(神经递质释放用于信号转导的地方)的确切分子组织尚未被阐明。

由Tobias Moser教授博士领导的研究人员，他是大学医学中心听觉神经科学研究所的主任Göttingen (UMG)和多尺度生物成像集群(MBExC)的发言人，现在已经对杆状光感受器细胞活跃区域的分子组织有了迷人的见解。通过与马克斯普朗克多学科科学研究所(MPI-NAT)、1286合作研究中心和Abberior仪器有限公司的科学家合作，他们成功地将超高分辨率3D MINFLUX纳米显微镜与一种新型组织固定技术相结合。这使得突触活动区域的三维细节图像可以以几纳米的精度获得。通过这种方式，研究人员能够破译光感受器活跃区域的分子图谱。这些图片和研究结果发表在科学的进步．

详细研究结果

化学突触的活跃区在感知和传递来自环境的信号中起着重要作用。当神经细胞受到外界刺激而兴奋时，就会形成所谓的转运蛋白结构突触囊泡，在这个特殊的释放区与膜熔合。神经递质在这个过程中被释放。这些化学信使通过突触间隙传递到下游的神经细胞，从而传递刺激信息。直到现在，活跃区域的组织结构究竟是什么样子还不知道。

通过共同努力，Moser教授和他的团队以及Abberior仪器公司的团队现在首次成功地将这些图像可视化，并从眼睛的视网膜上创建了杆状光感受器细胞突触活跃区的分子地图。杆状细胞在图像感知中发挥作用，其复杂的形态使它们成为高分辨率3D成像技术使用的一个有吸引力的目标。

MPI-NAT和UMG的科学家Chad Grabner说:“通过一种新的样本固定技术，我们称之为热辅助快速脱水(HARD)，来自新鲜视网膜切片的一层薄薄的突触棒终端沉积在玻璃盖上。”Chad Grabner是两位第一作者之一。来自Abberior仪器有限公司的合著者Isabelle Jansen说:“由MPI-NAT的诺贝尔奖获得者Stefan W. Hell开发的光学3D- minflux纳米技术的结合，可以以前所未有的精度在先前荧光标记棒突触的带状活动区域以3D方式对信号传输至关重要的蛋白质成像。”这种联合方法能够在不到30分钟的时间内以4到6纳米的分辨率对大约1000个单分子荧光事件进行空间成像。

科学家们还首次发现，活性区蛋白质像火车轨道一样平行排列在带状区的两侧，长度约为1微米。一种连续性，表明囊泡释放位点沿活性区按一定间隔依次排列。与此同时，所采用的囊泡释放位点的蛋白质似乎只有几纳米的距离。“这是一个非常重要的发现。它为杆状突触的结构和功能以及一般的活动区提供了新的见解，”Moser教授说。“我们的研究进一步表明，MINFLUX和HARD技术的结合是一种强大的方法，可以在近组织环境中破译突触和其他纳米级细胞功能单元的结构。”

对于Abberior Instruments的应用主管、该出版物的合著者Christian Wurm博士来说，这一结果是公司转移工作成功的一个重要标志。最近，Abberior仪器公司获得了德国物理学会颁发的技术转移奖。他强调说:“让科学家获得像MINFLUX这样的突破性技术是科学进步的关键。”“在第一次演示不到四年的时间里，我们将MINFLUX开发成一个现成的系统。现在，与研究人员一起，我们可以探索一个充满可能性的新世界。通过成像揭示分子结构已被证明是一个关键的应用领域。”

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