研究称成人大脑中有大量静默突触 解释了为何新记忆出现不会忘记旧记忆

人类总是喜欢回忆过去，尤其对一些旧事非常深刻，回忆起来总是很清晰，即便有很多新的记忆出现，一些就记忆依然存在我们的脑海里。那么，为什么会这样呢？到底人类为何有新记忆出现时不会忘记旧记忆呢？据麻省理工学院的科学研究称，成人大脑中有大量静默突触！

研究称成人大脑中有大量静默突触

静默突触

网上流传一个说法：人类的大脑仅被开发10%，剩下的90%待开发。当然了，这种说法没有被科学家接受。然而近日，来自麻省理工学院的科学家发现，成年人的大脑中包含大量的“静默突触”，这些神经元之间的连接在未形成新的记忆之前保持着不活跃的状态。这就能解释为何人在形成新的记忆时，不会忘记旧的记忆。相关研究已发表在近期的《自然》杂志上。

突触是神经细胞之间传递信息的关键节点。神经科学家过去在大脑中发现，有一类突触虽然有突触结构但没有信息传递的功能，因此它们被称为沉默突触。但沉默突触可以在一定条件下转变为有功能的突触。这种转变就引起了神经科学家的极大兴趣，因为它可以作为学习和记忆的基础。

此次新研究中，麻省理工学院（MIT）的科学家却在正常小鼠的大脑中发现，成年大脑中仍然有多达数百万的沉默突触，约占成年大脑皮层所有突触的30%。

“这些沉默突触正在寻找新的连接，当重要的新信息出现时，相关神经元之间的连接会得到加强。”论文第一作者、MIT的博士研究生Dimitra Vardalaki指出，“这让大脑可以创造新的记忆，又不会覆盖已经存储于稳定的成熟突触中的重要记忆。”

现在，科学家有了更切实的证据可以确认，在成年哺乳动物的大脑中，记忆系统拥有既灵活又稳健的基础，不断获取新信息，也能保留已有的重要信息。研究人员表示，他们正在人脑组织中进一步寻找这些沉默突触的证据，以及研究这些突触的数量或功能是否受到衰老、神经退行性疾病等因素的影响。

关于沉默突触：

大脑

沉默突触向功能突触转化，影响突触可塑性的机制

以往的观点认为，突触必须要有活性才能成熟和存活，而没有活性突触不能成熟，并最终被清除，但随着研究的深入，发现有些突触具有传递信息的结构，但没有生理功能，在某些条件下，如给予某些刺激或药物，它们能转化为有功能的突触，这类突触即沉默突触。最新研究显示，沉默突触不仅在发育前存在，在成年个体也存在。与功能性突触相比，沉默性突触只表达有N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid, NMDA），或者NMDA 受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑丙酸（α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate, AMPA）受体都不表达[19,20]。AMPA 受体是由谷氨酸1-4 四个亚型组成的复合物，其亚型共同的结构特点是具有胞外长N 末端、三个跨膜结构及胞浆内C 末端。

通过受体亚型的胞内C 末端和大量胞质蛋白的相互作用从而控制突触膜上AMPA 受体的迁移定位。研究发现，相对于NMDA 受体的稳定，突触后膜上的AMPA 受体状态和数目是高度可变的，这种突触后的AMPA 受体动力学变化对突触传递效能起着十分重要的作用，而突触传递效能的变化是突触可塑性的主要表现。

研究表明，AMPA 受体突触后膜的插入和钙离子通道的打开，是沉默突触向功能突触转化的重要环节。具体过程如下：突触前释放的谷氨酸与AMPAR 结合后激活AMPAR，Na+内流，触发突触后神经元膜电位的去极化。而NMDAR 的激活不仅需要谷氨酸的结合，而且需要很强的突触后膜去极化来去除Mg2+对通道的阻断作用；NMDAR 的激活使Ca2+内流，进而激活一系列细胞内Ca2+依赖性信号通路，触发LTP 和LTD。不同Ca2+浓度和不同亚细胞区域的Ca2+激活不同底物钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)或蛋白磷酸酶1(PP1)。

CaMKⅡ触发胞内AMPAR 转运到突触后膜表面，产生LTP，而PP1 和/或神经钙蛋白诱发AMPAR 进入突触后胞浆，产生LTD。AMPA 受体通过胞饮和胞吐作用在细胞质和细胞膜表面循环，实现沉默突触向功能突触的转化。因此，诱导AMPA 受体移位、插入，从而增加AMPA 受体数目，调控NMDA 受体级联反应是激活NMDA 和AMPA 受体共同表达，促进沉默突触转化为功能突触的关键环节。

针灸唤醒沉默突触的可能性探讨

沉默突触

针灸能否激活沉默突触，促进沉默突触向功能突触的转化，进而影响突触可塑性？现有的研究均表明，针灸可诱导中枢和周围神经系统内BDNF 表达，从而促进突触可塑性的发挥。采用单通道记录法证实，BDNF 不仅可增加NMDA 受体通道的开放频率，也可增加该通道的开放几率；同时BDNF 表达增加，还可特异性地增强突触后致密物上NMDA受体亚单位NR1 和NR2B 的磷酸化，激活突触后NMDA 受体而产生LTP。脑内注射BDNF抗体阻断了内源性BDNF 的功能，NMDA 受体不能激活，同时大鼠LTP 形成困难，空间学习记忆能力下降。最新的一项研究表明，在沉默突触的唤醒机制中，BDNF 不仅参与突触后膜的兴奋，对突触前膜的诱导作用也是必须的。此外，钙离子在沉默突触的唤醒机制中发挥着重要功能，电针预处理具有降低神经组织细胞内Ca2+含量,防止Ca2+超载，稳定细胞内环境的能力[28,29]。研究发现，NMDA 受体激活后快速表达，引起经NMDA受体向细胞内流入Ca2+，流入的Ca2+控制着各种与Ca2+相关的酶的活性。其中与蛋白质磷酸酶 CaMKⅡ密切相关。Ca2+内流增加，CaMKⅡ自身磷酸化增强，然后NMDA 受体结合，移行到突触后致密（PSD）处，产生LTP。因此，脑源性神经营养因子和钙离子的活动是唤醒沉默突触的重要条件。由此可以看出，针灸对BDNF 和钙离子的影响有可能与沉默突触的唤醒密切相关。一项对血管性痴呆和脑缺血-再灌注大鼠的研究提供了初步的证据，该研究证实针灸对AMPA、NMDA 受体均有明显影响，且受体含量的改变与学习记忆能力密切相关。但这些研究相对孤立，缺乏将针灸突触沉默唤醒突触可塑性这一链条效应的系统研究，而该链条效应可能与针灸促神经康复的机制密切相关。