研究稱成人大腦中有大量靜默突觸 解釋了為何新記憶出現不會忘記舊記憶

人類總是喜歡回憶過去，尤其對一些舊事非常深刻，回憶起來總是很清晰，即便有很多新的記憶出現，一些就記憶依然存在我們的腦海裡。那麼，為什麼會這樣呢？到底人類為何有新記憶出現時不會忘記舊記憶呢？據麻省理工學院的科學研究稱，成人大腦中有大量靜默突觸！

研究稱成人大腦中有大量靜默突觸

靜默突觸

網上流傳一個說法：人類的大腦僅被開發10%，剩下的90%待開發。當然了，這種說法沒有被科學家接受。然而近日，來自麻省理工學院的科學家發現，成年人的大腦中包含大量的“靜默突觸”，這些神經元之間的連線在未形成新的記憶之前保持著不活躍的狀態。這就能解釋為何人在形成新的記憶時，不會忘記舊的記憶。相關研究已發表在近期的《自然》雜誌上。

突觸是神經細胞之間傳遞資訊的關鍵節點。神經科學家過去在大腦中發現，有一類突觸雖然有突觸結構但沒有資訊傳遞的功能，因此它們被稱為沉默突觸。但沉默突觸可以在一定條件下轉變為有功能的突觸。這種轉變就引起了神經科學家的極大興趣，因為它可以作為學習和記憶的基礎。

此次新研究中，麻省理工學院（MIT）的科學家卻在正常小鼠的大腦中發現，成年大腦中仍然有多達數百萬的沉默突觸，約佔成年大腦皮層所有突觸的30%。

“這些沉默突觸正在尋找新的連線，當重要的新資訊出現時，相關神經元之間的連線會得到加強。”論文第一作者、MIT的博士研究生Dimitra Vardalaki指出，“這讓大腦可以創造新的記憶，又不會覆蓋已經儲存於穩定的成熟突觸中的重要記憶。”

現在，科學家有了更切實的證據可以確認，在成年哺乳動物的大腦中，記憶系統擁有既靈活又穩健的基礎，不斷獲取新資訊，也能保留已有的重要資訊。研究人員表示，他們正在人腦組織中進一步尋找這些沉默突觸的證據，以及研究這些突觸的數量或功能是否受到衰老、神經退行性疾病等因素的影響。

關於沉默突觸：

大腦

沉默突觸向功能突觸轉化，影響突觸可塑性的機制

以往的觀點認為，突觸必須要有活性才能成熟和存活，而沒有活性突觸不能成熟，並最終被清除，但隨著研究的深入，發現有些突觸具有傳遞資訊的結構，但沒有生理功能，在某些條件下，如給予某些刺激或藥物，它們能轉化為有功能的突觸，這類突觸即沉默突觸。最新研究顯示，沉默突觸不僅在發育前存在，在成年個體也存在。與功能性突觸相比，沉默性突觸只表達有N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid, NMDA），或者NMDA 受體和α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸（α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate, AMPA）受體都不表達[19,20]。AMPA 受體是由穀氨酸1-4 四個亞型組成的複合物，其亞型共同的結構特點是具有胞外長N 末端、三個跨膜結構及胞漿內C 末端。

通過受體亞型的胞內C 末端和大量胞質蛋白的相互作用從而控制突觸膜上AMPA 受體的遷移定位。研究發現，相對於NMDA 受體的穩定，突觸後膜上的AMPA 受體狀態和數目是高度可變的，這種突觸後的AMPA 受體動力學變化對突觸傳遞效能起著十分重要的作用，而突觸傳遞效能的變化是突觸可塑性的主要表現。

研究表明，AMPA 受體突觸後膜的插入和鈣離子通道的開啟，是沉默突觸向功能突觸轉化的重要環節。具體過程如下：突觸前釋放的穀氨酸與AMPAR 結合後啟用AMPAR，Na+內流，觸發突觸後神經元膜電位的去極化。而NMDAR 的啟用不僅需要穀氨酸的結合，而且需要很強的突觸後膜去極化來去除Mg2+對通道的阻斷作用；NMDAR 的啟用使Ca2+內流，進而啟用一系列細胞內Ca2+依賴性訊號通路，觸發LTP 和LTD。不同Ca2+濃度和不同亞細胞區域的Ca2+啟用不同底物鈣調蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)或蛋白磷酸酶1(PP1)。

CaMKⅡ觸發胞內AMPAR 轉運到突觸後膜表面，產生LTP，而PP1 和/或神經鈣蛋白誘發AMPAR 進入突觸後胞漿，產生LTD。AMPA 受體通過胞飲和胞吐作用在細胞質和細胞膜表面迴圈，實現沉默突觸向功能突觸的轉化。因此，誘導AMPA 受體移位、插入，從而增加AMPA 受體數目，調控NMDA 受體級聯反應是啟用NMDA 和AMPA 受體共同表達，促進沉默突觸轉化為功能突觸的關鍵環節。

鍼灸喚醒沉默突觸的可能性探討

沉默突觸

鍼灸能否啟用沉默突觸，促進沉默突觸向功能突觸的轉化，進而影響突觸可塑性？現有的研究均表明，鍼灸可誘導中樞和周圍神經系統內BDNF 表達，從而促進突觸可塑性的發揮。採用單通道記錄法證實，BDNF 不僅可增加NMDA 受體通道的開放頻率，也可增加該通道的開放機率；同時BDNF 表達增加，還可特異性地增強突觸後緻密物上NMDA受體亞單位NR1 和NR2B 的磷酸化，啟用突觸後NMDA 受體而產生LTP。腦內注射BDNF抗體阻斷了內源性BDNF 的功能，NMDA 受體不能啟用，同時大鼠LTP 形成困難，空間學習記憶能力下降。最新的一項研究表明，在沉默突觸的喚醒機制中，BDNF 不僅參與突觸後膜的興奮，對突觸前膜的誘導作用也是必須的。此外，鈣離子在沉默突觸的喚醒機制中發揮著重要功能，電針預處理具有降低神經組織細胞內Ca2+含量,防止Ca2+超載，穩定細胞內環境的能力[28,29]。研究發現，NMDA 受體啟用後快速表達，引起經NMDA受體向細胞內流入Ca2+，流入的Ca2+控制著各種與Ca2+相關的酶的活性。其中與蛋白質磷酸酶 CaMKⅡ密切相關。Ca2+內流增加，CaMKⅡ自身磷酸化增強，然後NMDA 受體結合，移行到突觸後緻密（PSD）處，產生LTP。因此，腦源性神經營養因子和鈣離子的活動是喚醒沉默突觸的重要條件。由此可以看出，鍼灸對BDNF 和鈣離子的影響有可能與沉默突觸的喚醒密切相關。一項對血管性痴呆和腦缺血-再灌注大鼠的研究提供了初步的證據，該研究證實鍼灸對AMPA、NMDA 受體均有明顯影響，且受體含量的改變與學習記憶能力密切相關。但這些研究相對孤立，缺乏將鍼灸突觸沉默喚醒突觸可塑性這一鏈條效應的系統研究，而該鏈條效應可能與鍼灸促神經康復的機制密切相關。