九州大学的研究人员发现了大脑发育中一个基本但被严重忽视的阶段的机制:突触修剪。

　　利用小鼠的二尖瓣细胞——嗅觉系统中的一种神经元——研究小组发现，当神经元接收到神经递质信号时，接受信号的树突通过一系列化学途径受到保护。与此同时，去极化触发同一细胞的其他树突通过不同的途径促进修剪。他们的研究发表在《发育细胞》杂志上。

　　神经元如何连接和重塑自己是神经生物学的一个基本问题。适当的网络背后的关键概念是神经元形成并加强与其他神经元的连接，同时修剪过度和不正确的连接。

　　几十年来，包括今井教授在内的研究人员探索了神经元如何形成和加强它们之间联系的基本过程。然而，在这个过程中有一个主要的空白，很少有人研究:这些连接是如何被消除的。

　　“神经连接的消除，我们称之为修剪，是该领域的每个人都知道并观察到的。但如果你看一下文献，就会发现缺乏对推动这一过程的确切机制的研究，”第一作者藤本聪解释说。

　　神经系统的任何地方都会发生连接的消除，例如神经肌肉连接处，即向肌肉发出运动信号的神经元。起初，肌肉纤维接受来自许多运动神经元的输入。随着你的成长，这些连接被微调，其中一些得到加强，另一些被消除，直到只有一个神经元连接到一个肌肉纤维。这就是为什么你在很小的时候就有笨拙的运动控制和协调能力。

　　“我们决定研究神经元在重塑过程中究竟发生了什么，因此，我们研究了使用小鼠二尖瓣细胞，这是一种位于嗅球中的细胞，嗅球是我们嗅觉的大脑中心。在成人中，二尖瓣细胞与一个叫做肾小球的信号中转站只有一个连接。但在发育早期，二尖瓣细胞向许多肾小球输送分支，”藤本说。“随着时间的推移，这些分支被修剪，只留下一个牢固的连接。最终，二尖瓣细胞只能嗅出一种特定类型的气味。”

　　首先，研究小组发现嗅球中神经递质谷氨酸的自发波促进了树突修剪。然后，研究小组将重点放在二尖瓣细胞的内部信号通路上。他们发现了一种独特的保护/惩罚机制，它会加强某些联系，并开始修剪其他联系。

　　“我们发现，在二尖瓣细胞中，来自谷氨酸的信号对修剪至关重要。当谷氨酸与树突中的受体NMDAR结合时，它会抑制被称为RhoA的修剪机械分子，”藤本继续说道。“这个‘救救我’的信号对防止它被修剪很重要。”

　　当谷氨酸输入时，二尖瓣细胞也会去极化并发出信号。研究小组还发现，去极化触发了同一细胞其他树突中RhoA的激活，并启动了修剪过程。简单地说，接收谷氨酸直接信号的树突受到保护，而其他树突则被修剪。

　　今井解释说:“这种突触消除的‘惩罚’信号只作用于非受保护的突触，这就解释了为什么只有一个强连接成为赢家，而所有其他调解弱和嘈杂输入的连接成为输家。”

　　研究小组的发现揭示了神经发育中一个被忽视但至关重要的阶段的新信息。

　　“适当地修剪神经元连接与加强网络一样重要。如果它在任何一个方向上出错，都可能导致不同类型的神经生理障碍。与精神分裂症相关的联系太少了，而与自闭症谱系障碍相关的联系却太多了。”Imai说。“为了理解这些疾病，我们需要仔细观察发展的每一步。”