大脑细胞之间的连接点——突触的可视化，现在只需“撒”上一种新型荧光探针即可实现。这项由日本东北大学和名古屋大学研究人员开发的技术，可在10秒内让活跃突触“点亮”，从而清晰展示活体脑细胞之间的通信过程。该方法为研究记忆在何时、何地以及如何形成提供了全新视角，同时也揭示了学习的神经基础。
脑细胞通过在称为突触的信息传递点释放神经递质进行通信。一些突触较强，信号容易通过；而另一些较弱，信号难以传递。这种强度取决于神经递质释放量、受体敏感度以及接收细胞的反应。然而，这种强度并非固定不变。
随着学习的发生，大脑可通过突触可塑性发生变化。例如，每天练习一门新语言可能增强某些突触。你可能也听说过幼儿大脑整体具有高度可塑性，这正是他们比成人更容易掌握第二语言的原因。
为了分析突触在记忆形成过程中如何变化，研究人员关注了在长时程增强（LTP）过程中AMPA受体如何被递送到突触上。他们开发了一种名为PFQX1(AF488)的新型荧光探针，用于标记活体脑细胞上的AMPA受体。
通过简单地“撒”上探针，研究人员即可快速观察AMPA受体在细胞表面的分布。实时观察发现，在LTP过程中，新的受体主要由细胞内部插入，而非从邻近区域移动而来。
这些发表于《科学进展》（Science Advances）的研究成果有助于阐明AMPA受体上调的确切机制，尤其因为此前的方法所得结果不一致。
为确认这些新受体是通过胞吐作用从细胞内部插入，研究人员使用了阻断胞吐作用的药物。结果显示，由于新受体插入导致的PFQX1信号增强消失，从而确认胞吐作用是LTP过程中AMPA受体到达突触的主要途径。
“迄今为止，很难在活体脑细胞中分辨哪些突触是强或活跃的，但我们的新探针解决了这一问题，”东北大学的南后绘里子（Eriko Nango）教授表示。
这种探针提供了一种简便的新方法来研究记忆的形成，而无需进行基因改造或使用复杂工具。研究人员现在有望更深入地探索记忆形成、大脑发育，甚至包括痴呆和阿尔茨海默病在内的疾病。
名古屋大学的清中茂树（Shigeki Kiyonaka）教授总结道：“我们的新型探针使得研究脑细胞如何通信以及学习在分子层面如何发生变得前所未有的简便。这是脑科学研究的一大进步。”
更多信息：Kyohei Soga 等人，《快速可逆荧光探针实现突触可塑性期间AMPA受体的重复快照成像》，《科学进展》（Science Advances）（2025）。DOI: 10.1126/sciadv.adt6683
【全文结束】
