神經(jīng)元可以適應(yīng)身體的變化，但除非有致命的傷害，否則它們永遠(yuǎn)不會(huì)停止工作。然而，神經(jīng)元保持正常運(yùn)作和正常運(yùn)作的信號長期以來一直是個(gè)謎。

現(xiàn)在，密蘇里大學(xué)(MU)的研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元自身的電信號或電壓可以指示神經(jīng)元是否正常運(yùn)作。如果不存在這樣的電壓，科學(xué)家們說一切都“不合時(shí)宜”。

“我們的身體沒有中央控制系統(tǒng)來告訴單個(gè)神經(jīng)元它們正常運(yùn)作，因此神經(jīng)元依靠自己的電信號來跟蹤，”MU學(xué)院生物科學(xué)教授David Schulz博士說?？茖W(xué)。“如果沒有那個(gè)電信號，細(xì)胞就無法判斷它是否在正確的軌道上，這可能導(dǎo)致最終導(dǎo)致痙攣和癲癇等問題的變化。對于患有多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如多發(fā)性硬化，癲癇和脊髓損傷)的人來說，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響他們?nèi)绾沃委?，以幫助減少或消除這些癥狀。“

MU團(tuán)隊(duì)的研究(“ 膜電壓是影響神經(jīng)元中相關(guān)離子通道表達(dá)的直接反饋信號 ”)，出現(xiàn)在當(dāng)前生物學(xué)中，建立在Schulz實(shí)驗(yàn)室先前的研究基礎(chǔ)之上，涉及檢查螃蟹中的神經(jīng)元。研究人員完全關(guān)閉了螃蟹的神經(jīng)系統(tǒng)，并將神經(jīng)元從正常的連接，活動(dòng)和化學(xué)環(huán)境中分離出來。然后，他們?nèi)藶榈卦鰪?qiáng)了神經(jīng)元的現(xiàn)實(shí)。

“膜中存在的離子通道的數(shù)量和類型決定了每個(gè)神經(jīng)元的電生理功能。在許多物種中，神經(jīng)元的刻板輸出通常持續(xù)多年，并且離子通道失調(diào)可以改變這些特性以引起嚴(yán)重的神經(jīng)障礙。因此，一個(gè)基本問題是神經(jīng)元如何協(xié)調(diào)通道表達(dá)以在很長的時(shí)間尺度內(nèi)維持它們的發(fā)射模式。一項(xiàng)主要假設(shè)聲稱神經(jīng)元通過將膜電壓與離子通道之間的表達(dá)關(guān)系聯(lián)系起來的機(jī)制來穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)其正在進(jìn)行的活動(dòng)，“研究人員寫道。

然而，實(shí)驗(yàn)性地建立這種反饋環(huán)以控制表達(dá)關(guān)系一直是一個(gè)挑戰(zhàn)：旨在測試電壓反饋的操作總是會(huì)破壞突觸傳遞和神經(jīng)調(diào)節(jié)的營養(yǎng)信號，除了活動(dòng)。

此外，神經(jīng)元活動(dòng)通常嚴(yán)重依賴于這些化學(xué)介質(zhì)，模糊了膜本身的電壓活性對形成確定神經(jīng)元輸出的通道關(guān)系的貢獻(xiàn)。

“為了解決這個(gè)問題，我們在甲殼類動(dòng)物中分離出一個(gè)可識(shí)別的神經(jīng)元，然后保持這種神經(jīng)元沉默或使用長期電壓鉗協(xié)議來人工維持活動(dòng)。我們發(fā)現(xiàn)生理電壓活動(dòng) - 獨(dú)立于所有已知形式的突觸和神經(jīng)調(diào)節(jié)反饋 - 維持大多數(shù)通道m(xù)RNA關(guān)系，而代謝型影響可能起相對較小的作用。因此，維持神經(jīng)元身份可能需要的離子通道關(guān)系至少部分地通過膜電壓的反饋在通道m(xù)RNA的水平上被主動(dòng)和連續(xù)地調(diào)節(jié)。

“我們欺騙了這些孤立的神經(jīng)元，認(rèn)為它們通過使用計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的過程產(chǎn)生正常的電信號來正常運(yùn)作，”Schulz說。“當(dāng)我們這樣做的時(shí)候，這些細(xì)胞幾乎沒有變化，證明細(xì)胞認(rèn)為它是'照常營業(yè)'。” 這就像在等待電源恢復(fù)時(shí)斷電時(shí)提供人工發(fā)電機(jī)。“

該研究結(jié)果可為未來脊髓損傷，MS和癲癇患者的研究提供信息。雖然脊髓損傷尚未治愈，但研究人員認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)可以為醫(yī)生提供一種方法，讓神經(jīng)元認(rèn)為身體仍能正常運(yùn)作。這將允許在損傷后發(fā)生一定程度的正常神經(jīng)功能，并且受影響的神經(jīng)可以在損傷之上重新加入健康的神經(jīng)。