约翰·霍普金斯医学院的神经科学家表示，他们已经确定了脑细胞表面分子如何塑造某些神经元的行为方式。

　　这项研究发表在10月2日的《自然》杂志上，揭示了一种分子，即钙渗透(CP)-AMPA受体，是如何抑制特定神经元对特定外部线索的注意能力的，比如你朋友的耳环，根据对基因工程小鼠的研究。

　　理解为什么某些神经元对特定信号的反应缺乏“选择性”，也可能有助于研究人员研究精神分裂症、癫痫和自闭症——这些疾病的特征是哺乳动物大脑中对外部信号的错误处理和神经元的错误放电。

　　“我们发现AMPA受体的钙渗透性亚型在抑制给定神经元的选择性方面具有额外的作用，”第一作者、约翰霍普金斯大学医学院神经科学讲师Ingie Hong博士说。

　　“到目前为止，这些特定受体在哺乳动物大脑中发挥的作用一直是一个谜，因为它在日常生活中发挥作用。”

　　除了Hong，这项研究由Richard Huganir博士领导，他是彭博神经科学、心理和脑科学杰出教授，也是约翰霍普金斯大学医学院所罗门·h·斯奈德神经科学系主任，他研究AMPA受体已有40多年了。

　　AMPA受体对大脑中信息的快速传递和记忆的形成至关重要，比如听和记住一个人的名字。研究人员说，在这项研究中，AMPA受体的亚型，CP-AMPA受体，作为一个“门”，降低了小白蛋白(PV)神经元的选择性，这是抑制性的，因此对附近的神经元施加了非选择性的抑制。

　　“选择性神经元会对一些非常具体的东西做出反应，例如，你祖父的胡子，而选择性较低的神经元也会对不同的面孔或人做出反应，”洪说。

　　“我们一直在寻找控制这种特异性或选择性的机制和分子，以及它在自闭症和癫痫等情况下是如何出错的，在这些情况下，兴奋性神经元会受到过度刺激。”

　　研究人员还发现，CP-AMPA受体内的蛋白质亚基GluA2的突变与智力残疾有关。

　　资深作者Huganir说:“人类AMPA受体的GluA2亚基突变可导致智力残疾和自闭症，该亚基调节受体的钙通透性。”“这表明严格控制AMPA受体钙通透性对人类认知至关重要。”

　　具体来说，研究人员将重点放在大脑两个不同区域的CP-AMPA受体上，一个是视觉皮层，神经元在这里处理视觉信息，另一个是海马体，神经元在这里对“你在哪里，你要去哪里，或者你去过哪里”做出反应，Hong说。

　　为了进行他们的研究，科学家们开发了一种新的腺相关病毒载体，用不渗透的AMPA受体代替钙渗透的AMPA受体，并在小鼠大脑中表达它们。他们说，他们希望这些载体能在未来帮助治疗由AMPA受体突变引起的疾病。

　　为了确定PV神经元的选择性，科学家们使用先进的成像技术观察基因工程小鼠大脑深处的神经元结构和活动，同时向它们展示视频刺激。

　　“在大多数情况下，我们发现，当我们用不渗透分子替换CP-AMPA受体时，这些通常选择性较低的PV神经元对视觉刺激和空间位置变得更具选择性，使抑制性神经元更像兴奋性神经元，”Hong说。

　　研究人员表示，PV神经元中大量的CP-AMPA受体在包括人类在内的许多哺乳动物中都是保守的。

　　“减少神经元抑制的选择性，使我们的神经回路比没有这种分子特征的物种更有效，”洪说。“这可能也意味着我们的神经网络更稳定。”

　　洪说，这项新研究也可能对人工智能中使用的机器学习产生影响。

　　“在机器学习中，有许多计算机化的‘人工’神经元被训练得非常有选择性或不那么有选择性，”他说。“我们正在努力寻找具体和不太具体的单元如何协同工作，为我们提供更智能的机器和更智能的人工智能。”

　　接下来，科学家们打算研究其他已知的改变认知的关键分子。Hong说，在临床神经科学中，更好地了解哪些脑分子会导致患者有偏见的神经元计算，可以促进对具有遗传成分的精神疾病的药物治疗目标的研究，这是一个新兴的领域，Hong称之为“神经计算疗法”。

　　更多信息:Richard Huganir等，钙渗透性AMPA受体调控PV神经元特征选择性，Nature(2024)。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 08027 - 2。www.nature.com/articles/s41586-024-08027-2期刊信息:自然由约翰霍普金斯大学医学院提供引文:使神经元选择性降低的脑分子可以加深对人类认知的理解(2024,10月2日)检索自2024年10月2日https://medicalxpress.com/news/2024-10-brain-molecule-neurons-deepen-human.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。