科学家们掌握脑计算的分子构建块 - 解决大脑原子细节的关键步骤

时间：2021-11-20 18:52:11 来源：

图表显示抑制突触的接近的看法在3d的。

突触是学习和内存发生的专用设备。突触信号的有效透射依赖于突触的细腻结构和复杂的分子组成。然而，小尺寸（直径数百纳米）和突触的异质性质在直接观察突触内的分子方面存在重大挑战。

基于所提出的加工技术，中国科学院科技大学的研究人员和中国科学院的中国科学学院（CAS）成为第一位观察的科学家在突触膜上患有GABAA受体及其组织，赋予了大脑的信息处理能力。

“本研究的进步来自原位低温电子显微镜，一种保留本地状态中的细胞的方法，并且具有与超分辨率光学显微镜相比的更高分辨率的级别，”博士后的研究员说来自USTC和该研究的Co-First作者，现已在SIAT上审理调查员。

该图像处理技术能够在其蜂窝环境中自动定位膜蛋白。“为了确保我们检测到突触后膜上的每一个受体，我们过采购了突触膜，并在没有任何模板的情况下归类所有采样的3D图像”刘玉涛，来自USTC和研究的Co-First作者的研究生，现在在UCLA博士后研究员。“我们甚至使用了对突触前膜来验证我们观察的负面控制。”

一旦检测到受体，研究人员突然意识到受体不会随机分布在膜上：它们倾向于彼此相同的11nm“社会疏远”。有趣的是，受体可以自由旋转，即使受到距离约束。

“受体中的社会偏移可能会因与脚手架分子 - Gephyrins的互动而产生的，”USTC和纸质高级作者神经科学教授Bi Guoqiang说。

支架分子形成5nm厚的密度片以载体和调节膜上的GABAA受体。它们在一起，它们形成了一种称为“中间页组件”的吸收半订购结构。

在液体和固体之间是一种液体和固体，其可以通过受体和其支架分子之间的多价相互作用诱导，并吸引含有神经递质的容易可释放的囊泡。抑制突触可以通过将GABAA受体安排在这种低熵金发姑娘状态中来存储信息。

这种半订购的结构与先前提出的GABAA受体和Gephyrins的六边形格子组织不同。值得注意的是，每个突触倾向于含有一种中性组件，而不是在具有超分辨率光学显微镜的兴奋性突触中观察到的多个纳米结构域。

“这项工作代表了抑制突触受体的第一个纳米分辨率观察，以及解决大脑的原子细节的关键步骤，”加州纳米系统研究所的纳米纳米纳米纳米纳米山上的电子成像中心主任，也本文的高级作者。

这项工作在自然神经科学期刊上发表。

参考：“在海马抑制突触中的加巴血管受体中的中学组织”由云陶刘，长鲁涛，小康张，文君夏，东清施，雷琪，程旭，荣太阳，萧薇，朴明LAU，Z. Hong Zhou＆Guo-ueng Bi，2020年11月2日，自然神经科学.DOI：
10.1038 / S41593-020-00729-W

资金：中国科学院国家自然科学基金，中国国家重点研发计划。陶获得了中国博士学科学基金会和安徽省国家卫生研究院的自然科学基金。

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