改写百年认知!神经元的基本形态,我们一直弄错了?

改写百年认知!神经元的基本形态,我们一直弄错了?神经系统是人体最为复杂和神秘的系统之一 其中神经元作为神经系统的基本结构和功能单位 承担着传递和处理信息的重要任务 而轴突 作为神经元的一部分 其作用更是不可小觑 一直以来 科学界普遍认为轴突是光滑的细长管道 如同电缆一般 稳定地传递着神经

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神经系统是人体最为复杂和神秘的系统之一,其中神经元作为神经系统的基本结构和功能单位,承担着传递和处理信息的重要任务而轴突,作为神经元的一部分,其作用更是不可小觑

一直以来,科学界普遍认为轴突是光滑的细长管道,如同电缆一般,稳定地传递着神经信号

然而,这个看似根深蒂固的认知,却在这支研究团队的努力下被打破。为了更好地探究轴突的真实形态,研究团队在样本处理方法上进行了大胆的创新

以往的研究中,在处理电子显微镜样本时,通常使用化学固定剂固定组织并脱水,这种操作方式就如同将葡萄制成葡萄干,会对样本的空间形态产生影响,从而在一定程度上限制了对轴突精细结构的准确观测。

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为了克服这一难题,研究团队采用了高压冷冻技术来处理不同的小神经元样本。这些样本包括在实验室培养皿中生长的神经元,以及从成年小鼠和小鼠胚胎中提取的神经元切片。

通过这种创新的处理方法,研究团队在显微镜下看到了令人震惊的景象:哺乳动物的轴突实际上是由一个个形似珍珠的囊泡连接而成,宛如一串纳米级的珍珠项链!这些轴突纳米珍珠状结构均匀地分布在轴突上,被研究人员称为“非突触性轴突膨体”

这一发现并非孤立存在事实上,早在半个世纪前,就有研究发现当神经系统遭受疾病侵袭或面临压力时,轴突会收缩成珍珠状,以阻止细胞损伤的扩散

此外,在正常神经元中,当细胞核物质的运输受阻时,轴突也可能暂时膨胀形成囊泡。但以往发现的“珍珠”通常是宏观的,而这次的研究首次揭示了以纳米尺度均匀分布的“珍珠串”,并且这种结构在正常神经元的轴突中普遍存在。

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那么,这种轴突纳米珍珠化是如何形成的呢?研究团队通过计算机模拟指出,轴突的纳米珍珠化可能是神经元膜机械力学特性,特别是平面张力的结果,并且得到了细胞骨架的支持为了进一步验证这一结论,研究团队通过改变渗透压去除胆固醇、抑制非肌肌球蛋白II(NMII)等手段破坏膜的特性

结果发现,轴突的纳米珍珠化确实发生了改变,这有力地证实了膜力学在轴突形态中的重要作用。=

不仅如此,轴突形态的改变还对动作电位传导速度产生了影响。当研究团队去除了神经元膜上的胆固醇后,小鼠轴突的珍珠状结构减少,轴突传导动作电位的速度也随之减慢

这一结果表明,轴突形态可能直接调节着动作电位的传导速度。虽然胆固醇具有多重作用,轴突形态可能不是唯一的影响因素,但这项研究无疑提出了一种全新的神经元可塑性范式:生物物理因素的调节影响轴突纳米珍珠化,进而控制动作电位传导速度。

这一突破性的研究成果一经公布,立刻在学术界引起了轩然大波。众多学者对这一发现展开了热烈的讨论。

一些学者认为,该研究具有重大意义,为深入理解大脑的工作机制开辟了新的道路。然而,也有部分观点对研究的样本处理方法提出了质疑,认为珍珠状结构可能并非轴突本身所固有,而是快速冷冻制备过程所产生的假象

改写百年认知!神经元的基本形态,我们一直弄错了?

尽管存在争议,但这项研究无疑为神经系统的研究注入了新的活力。未来,我们期待着更多的研究能够进一步探索这些轴突纳米珍珠状结构的真正成因,以及它们对神经系统疾病、认知与思维等方面的具体影响

相信在科学界的共同努力下,我们将不断揭开神经系统的神秘面纱,为人类健康事业做出更大的贡献

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