Neuron解决神经生物学一大难题

　　我们的神经系统能够在维持完全功能的同时不断进行自我重建，这是一种令人惊叹的能力。

　　神经元可以存活多年，但其中的元件（组成细胞的蛋白和分子）一直在更新换代。为何这种持续性的重建没有影响我们的思考、记忆和学习，这是神经生物学中最大的难题之一。

　　比利时Liege 大学的Eve Marder教授一直对这个问题很感兴趣。日前，他和同事提出了一个神经元应对持续性元件更替时的自我调控模型，并将其发表在五月二十二日的Neuron杂志上。

　　离子通道是细胞表面上的分子大门，决定着机体所需的神经元机能，例如调节肢体运动的幅度和感知信息的处理。不同类型的神经元拥有不同的离子通道组合。

　　受体是神经元彼此通讯的分子传声器。神经元中的受体和离子通道在不断进行着更新换代，细胞需要将这种更新控制在不干扰神经系统功能的水平上。曾经有人认为，每个神经元中的离子通道和受体数量都存在一个“出厂设置”或者“默认值”。但这一观点并不让令人信服，因为在神经元的一生中存在太多的环境变化。

　　研究人员指出，如果不存在这样的默认值，那么神经元就需要一个内部计量器来监控电活动，并随之调节离子通道的表达。单个神经元始终是某个神经回路的一部分，它需要这样的机制来维持整个系统的内部平衡。

　　Marder等人认为，神经元上的离子通道表达率决定着生理学的细胞类型。他们建立了一个离子通道表达的简单生化模型，并在此基础上解读神经元的自我调节。

　　研究显示，细胞不需要事先设定太多的具体活性。事实上，这样反而会坏事。“有些机能会出现相互矛盾，”O'Leary说。“就好比说你不能把空调设个十几度，又把暖气片设到二十几度。它们会一直缠斗下去，导致你付一大笔电费。”

　　研究团队还发现，虽然有些神经元的活性相似，但它们的离子通道表达并不相同。这就像同音字一样，听起来差不多但仔细一看其实完全不同。

　　神经系统内稳态的维持依赖于神经元中的离子通道表达。有些离子通道的丧失是补偿性的，而有些病理学的功能丧失是内稳态机制本身所造成的（例如与癫痫有关的神经过度兴奋）。

　　这项研究中的模型可以帮助人们进一步理解人脑的复杂机制，催生全新的疾病治疗策略，O'Leary说。“这项研究有助于我们理解健康状态下的神经内稳态，这对于研究和治疗一些疾病很有意义。”