講座丨神經元的關係攻略——突觸與神經發育及疾病

大家好，我是來自中科院神經所「樹突發育與神經環路形成研究組」的博士研究生曹華騰，今天我給大家分享的題目是《神經元的關係攻略》。「關係攻略」這個詞大家不論是在看書、聽講座甚至是朋友圈都能經常見到。而今天我將從這個角度帶大家認識一下突觸，因為突觸就是神經元的關係所在。

神經元通常都是通過它的軸突，與其它的神經元的樹突或胞體形成連接，這個連接點就是突觸（主要包含來自於軸突的突觸前膜和樹突的突觸後膜）。而我們的任何行為，比如您正在看這些文字，您眼內的神經元就會把這些文字信號傳遞至相應的視覺皮層，與此同時腦內其他與文字信息相關記憶的神經元也會被激活，甚至相關的情緒的神經元也會被激活，如此一個信號的輸入引起一群神經元的激活是我們大腦行使功能的基礎，而這個基礎也就是神經元的關係——突觸。

馬克思說「人的本質是社會關係的總和」，而這裡也可以說「神經元的本質是神經元關係的總和」。如上圖我們可以把「地球上的人」和「人腦內的神經元」之間的作一個對比。地球上有多達70億人，且人與人之間的關係也非常複雜，有一個假說叫「六度分隔」，也叫 「小世界假說」，是說通過小於等於6個的連接點可以聯繫起任何兩個陌生人，由此可以想像人類關係的複雜程度，而這麼複雜的關係，我們又是怎麼處理的呢？有另一個假說叫做「150法則」，也就是著名的「鄧巴數字」，是說每個人能夠形成穩定關係的只有150人左右，也就是說我們的關係網是呈動態平衡的狀態，這樣我們才能更高效地處理關係。而人腦內的神經元，數量上比人的總數高一個數量級，連接（突觸）的數目也高得更多，那它怎麼處理這種更複雜的關係呢？是不是也有類似的「六度分隔」或者「150法則」？我相信肯定是有的，只是它可能不是六度，而是其他的一個數字N，而它的鄧巴數字也不是150，而是如圖所示的103-104，因為神經元之間的連接是動態

平衡的，那它是怎樣動態變化的呢？

這裡就要提到另一個專業名詞——突觸可塑性，意為突觸的可變化性。它一直被認為是學習和記憶的基礎。突觸可塑性又可分為短時程可塑性和長時程可塑性。我們簡單介紹一種典型的長時程可塑性，如上圖可塑性當然包括增強和減弱兩種。先說人與人的關係，經常聯繫會使人的關係要變得緊密，而對人愛搭不理關係則變弱，神經元是不是也有類似的現象呢？當然有，如果給突觸一段100HZ高頻刺激，突觸就會變強（長時程增強LTP）；而且給一段1HZ的低頻刺激，突觸就會變弱（長時程減弱 LTD），這也是一個典型的實驗室常用的 LTP 和 LTD 的程序。

而我們的大腦的發育和疾病與如此重要的突觸之間有什麼關聯呢？這也是我們最後的重點，如上圖中黑線所展示的是大腦正常發育過程中突觸數量的變化，從出生到兒童時期，突觸數目呈快速的增長，而到青少年時期反而有一定下降，再到成年達到相對穩定的數目。另外從圖我們還可以看到，突觸數無論變多還是變少都是不健康的。很多的研究發現許多孤獨症的大腦呈現突觸數目變多，而一些精神分裂症患者的前額葉皮層突觸則變少，更有意思的是一些以神經元死亡為特點的神經退行性疾病，如阿爾茲海默症，在神經元死亡之前就已經有了突觸數目的明顯減少。

我們研究組主要以小鼠為模式動物，研究早期發育中可能的條件對突觸形成和突觸修剪的影響。有趣的是我們發現給予小鼠豐富環境的條件，也就是給小鼠更多同伴以及玩具，不但會促進突觸的形成，而且會促進突觸的修剪。此外我們也研究一些相關的基因，還有一些小分子包括催產素和DHA，以及炎症在突觸發育中的作用。

最後謝謝大家的參與，祝大家的神經元的關係更加和諧，謝謝大家！

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來源：中科院之聲