科学家找到根本原因 就算大脑丢失90％ 剩余部分依旧能维持生命

大脑是人体中极为复杂的系统，具有极强的可塑性，即使有超过90%的大脑部位损坏，剩余的10%依旧可以维持一个人的生命。不过，神经科学家至今无法确定大脑可塑性的形成原因，特别是当大脑连接增强时，神经元必须以某种方式进行补偿，否则会被输入的大量信息所“吞噬”。

大脑究竟是怎样工作的？最近，麻省理工学院Picower研究所的研究人员给出了答案。

研究人员发现，当大脑中一个突触增强时，相邻的突触就会立即被削弱，从而阻止神经元的“断开”。这里有一种特殊的蛋白质起到关键作用。麻省理工学院神经科学家Mriganka Sur表示，复杂集成的大脑系统有着貌似简单的运作规则，当一个突触被激发时，50微米内其他突触的强度就会下降。该小组通过改变神经元的“接受场”或神经元负责的特定视觉区，成功在小鼠的视觉皮层神经元中对其可塑性进行了调控。

研究人员向小鼠的视觉皮层内置了发光物质，并放大了一个特定树突的枝晶——神经元的尖端。当移动小鼠可观察的视觉目标时，研究人员能够调节该神经元的感受范围。在这些特制的转基因动物中，视觉皮层内的蓝色发光物激活了神经元，进一步增强了树突，而且随着增强树突的发展，附近的树突呈缩小趋势发展，最终导致相关突触增强或减弱，表现出高度的可塑性。

研究人员认为，“我们能够重新对完整大脑中的单个神经元进行编控，并在活体组织中见证分子机制的多样性，使这些细胞通过突触可塑性整合出全新的功能。”

随后研究小组发现AMPA（α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸）受体与这些突触的弱化和增强具有密切的关系。科学家利用特制的化学示踪剂追踪AMPA受体调节蛋白（ARC蛋白）的表达，以确定是什么导致了这种变化。研究人员认为ARC保持了突触资源的平衡，如果平衡被破坏，ARC含量就会有所下降，这正是ARC的主要作用。

大脑可塑性机制问题困扰了神经学家很久，这些研究结果可能最终解决这一难题。

文/朱张航宇

参考文献：Locally coordinated synaptic plasticity of visual cortex neurons in vivo，Science，2018，Vol. 360，Issue 6395，pp. 1349-1354.