研究者想知道:一個(gè)叫Syt7的蛋白,在海馬體里到底有什么用?
因此他們用慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù),只敲掉齒狀回(DG)這個(gè)特定腦區(qū)的Syt7?;A(chǔ)突觸傳遞沒(méi)問(wèn)題——EPSC振幅、失敗率都和正常小鼠一樣。
說(shuō)明Syt7 缺失不影響突觸的基礎(chǔ)功能,僅特異性敲除了該部位的 Syt7 蛋白,為后續(xù)研究奠定了精準(zhǔn)的動(dòng)物模型基礎(chǔ)。
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突觸傳遞有兩種能力:
長(zhǎng)時(shí)可塑性:比如LTP,負(fù)責(zé)長(zhǎng)期記憶存儲(chǔ);
短時(shí)可塑性:比如突觸前易化,負(fù)責(zé)短時(shí)間內(nèi)讓信號(hào)傳得更快、更準(zhǔn)
結(jié)果發(fā)現(xiàn),敲除Syt7的小鼠,配對(duì)脈沖易化、低頻易化、高頻易化全都顯著降低,但PTP和LTP完全正常——長(zhǎng)時(shí)可塑性完好。
也就是說(shuō) Syt7 是苔蘚纖維突觸前易化的關(guān)鍵調(diào)控因子,且短時(shí)可塑性與長(zhǎng)時(shí)可塑性的調(diào)控機(jī)制相互獨(dú)立。
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研究者用在體硅探針記錄神經(jīng)元活動(dòng),結(jié)果顯示,正常小鼠的DG和CA3之間,信號(hào)傳得又快又準(zhǔn),CA3的錐體神經(jīng)元放電相關(guān)性高。但敲除Syt7的小鼠DG到CA3的神經(jīng)沖動(dòng)傳遞效率下降;CA3錐體神經(jīng)元的兩兩放電相關(guān)性降低;群體活動(dòng)事件的間隔變大、協(xié)同性減弱;
但單個(gè)神經(jīng)元的放電頻率、海馬局部場(chǎng)電位都正常——不是單個(gè)神經(jīng)元有問(wèn)題,是它們之間的配合出問(wèn)題了。
也就是說(shuō)突觸前易化是維持海馬 DG-CA3 環(huán)路群體神經(jīng)元協(xié)同活動(dòng)的關(guān)鍵。
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通過(guò)空間模式分離實(shí)驗(yàn)、Barnes 迷宮模式補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)和焦慮行為學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),敲除小鼠能正常區(qū)分相似空間線索,模式分離功能完好;但在線索缺失時(shí)難以定位逃生箱,模式補(bǔ)全能力受損,且高架十字迷宮中開(kāi)臂停留時(shí)間減少、埋珠行為增多。
也就是說(shuō)突觸前易化特異性調(diào)控記憶的模式補(bǔ)全,還參與腹側(cè)海馬介導(dǎo)的情緒調(diào)節(jié)。
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Christophe Mulle 教授團(tuán)隊(duì)以 DG-Syt7 KO 小鼠為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)了以下科學(xué)現(xiàn)象:
正常情況下:看到碎片線索 → DG神經(jīng)元興奮 → 苔蘚纖維突觸釋放神經(jīng)遞質(zhì) → Syt7蛋白啟動(dòng)“短時(shí)加速”模式 → 信號(hào)快速、精準(zhǔn)傳到CA3 → CA3神經(jīng)元同步激活 → 調(diào)出完整記憶。
Syt7缺失時(shí):碎片線索來(lái)了 → DG興奮 → 但苔蘚纖維突觸沒(méi)有“加速” → 信號(hào)傳得慢、傳得弱 → CA3神經(jīng)元收不到同步信號(hào) → 調(diào)不出完整記憶 → 模式補(bǔ)全失敗。
首次明確了苔蘚纖維突觸前短時(shí)易化在海馬環(huán)路功能和記憶、情緒行為中的特異性調(diào)控作用。
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