美英科學家透過線蟲研究神經間非突觸的信號傳輸方式

美英科學家透過線蟲研究神經間非突觸的信號傳輸方式

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘
raw-image


神經間訊息傳遞

一般而言,神經之間以電與化學信號傳遞訊息。當神經需要傳遞訊號時,神經本體會產生類似脈衝的神經活動電位,這種電位變化會逐漸沿著軸突傳遞。當活動電位抵達突觸時,會促使突觸釋放神經傳導物質。這些神經傳導物質會在突觸間隙擴散,直到抵達另一個神經元的樹突。當接收神經元的樹突收到來自神經傳導物質的訊號時,會再次將此訊號轉換為電位訊號,並傳遞到接收端的神經本體。在傳統的神經傳導方式之外,早在很久以前就已經證實了一些突觸外的溝通方式,例如使用神經肽來傳遞訊息。然而,這些神經肽傳遞訊息的作用範圍尚不明確,最近的研究進一步釐清了這種與傳統訊號傳輸完全不同的溝通途徑。

研究重點

來自美國普林斯頓大學與英國劍橋大學的研究團隊,近期分別著眼於研究隱桿線蟲的神經元透過釋放神經肽影響附近其他神經運作的方式,研究分別發表在Nature與Neuron期刊上。首先,普林斯頓大學研究團隊,在研究隱桿線蟲頭部中的23,433神經連結發現,其使用鈣離子影像觀測的神經活動與神經間結構性連結的預測存在不少差異。研究認為這些差異源自於利用緻密核心囊泡(Dense core vesicles, DCV)所釋放的神經肽的達成的遠距離溝通。研究團隊利用具有緻密核心囊泡基因缺陷的線蟲,證實了緻密核心囊泡的有無可以造成神經間功能性連結的差異。另一方面,來自劍橋大學的研究團隊,分析了線蟲的神經肽的相關基因,他們了解那些負責表現神經肽的基因與負責接收神經肽的基因。研究人員利用這些資訊將神經分為不同類別,並繪製了以神經肽連結性為主的圖譜。這個圖譜具有高度集中性、可串聯性、自我分泌性、去中心化的架構等特性,與一般熟知的由突觸與樹突構成的神經結構連結體有很大的不同。

思考

神經肽的溝通路徑無法從結構上得知,因為緻密核心囊泡可以在非突觸的所在釋放,且分布範圍廣泛,存在於線蟲到人類的神經系統中。這種神經肽的連結性或許可以解釋長久以來所發現的結構性連結與功能性連結的差異。這個發現讓我深思目前在許多教科書中呈現的各種大腦功能,例如獎勵機制、恐懼、決策等神經迴路是否具有未發現的隱性連結呢?我個人猜想,這些由神經肽所造成的隱性連結或許是大腦形成閉迴式迴路的關鍵,畢竟神經肽的自迴分泌特性很可能是一種封閉迴路的負向回饋機制。期待未來能看到對哺乳類和靈長類神經肽連結性的研究。


Nature 報導: https://www.nature.com/articles/d41586-023-03619-w#ref-CR1


論文:

  1. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06683-4
  2. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.09.043


圖片來源:

原始論文,獲CC BY 4.0授權



#神經科學

#神經連結體

#神經肽

#非突觸連結

avatar-img
B612號神經元的沙龍
6會員
22內容數
都說千金難買早知道,大腦是我們最重要也最複雜的器官,你了解多少呢?本專題將持續關注神經科學的大小事,期望透過分享這些新聞、故事,讓神經科學走入大眾,而這些科技其實離我們不遙遠。歡迎各位訂閱與贊助。
留言
avatar-img
留言分享你的想法!
借鏡於真實神經系統,科學家正在研發神經型態的人工智慧。其中包括矽晶體的神經型態人工智慧,例如脈衝神經網路(SNN),或者利用材料的物理或化學特性來產生類似突觸的可塑性記憶(memristive)的特性。本文將簡介最新的神經型態人工智慧,他們將開啟低耗能高效率的人工智慧時代。
台灣腦庫是台灣首個國家級的大腦組織資料庫。目前全球已經有150個大腦資料庫,蒐集各個地區的健康人或病人的大腦組織、脊髓、周邊神經與神經節、體液與血液等。建立台灣本土的大腦資料庫有助於克服未來因高齡化社會而增加的神經退化性病相關的醫療負擔,並開發更適合台灣人的精準醫療。
大眾對於貓的印象,一直都是獨來獨往,但其實家貓已經是相當的社會性動物。研究指出,野放家貓的族群密度每平方公里可低到一隻,高到兩千五百隻。例如日本非常有名的貓島則貓群密度達到每平方公里200-300隻。在貓的社會行為中,臉部表情就是傳遞親近與敵意行為的重要方式。本文將簡介家貓表情的最新發現。
聲學觸控系統是一種感官轉換系統,透過將視覺轉換成聲音,進而讓視障者可以感知外在世界。例如將文字轉成聲音的文本朗讀系統等。目前全世界有約2.5億多名視障者,聲學觸控系統將有助於提升視障者日常生活的獨立性。本文將簡介澳洲雪梨科大所研發的新一代聲學觸控系統。
從日常生活經驗可以知道,我們特別喜歡高糖分與高油份的食物,例如深受大眾喜愛的珍奶與雞排。這些高糖高油的食物提供了我們特殊的「口感」與飲食體驗。食物中糖份的多寡可以由口腔中的糖份受器感知,然而,油份的多寡是如何透過口腔感測而得的,則尚不明瞭。此文將帶您一起解惑。
過去,科學家認為人類在持續睡眠過程中,普遍不會接受外界刺激並因此而做出反應。這種持續睡眠過程中的反應,需要與一般日常生活中的因鬧鐘或警鈴而做出的反應區隔開來,因為這時候人類其實已經被喚醒,而非持續的睡眠過程。那麼人類到底是否有能力在持續睡眠中,對外界刺激反應呢? 請閱讀此文。
借鏡於真實神經系統,科學家正在研發神經型態的人工智慧。其中包括矽晶體的神經型態人工智慧,例如脈衝神經網路(SNN),或者利用材料的物理或化學特性來產生類似突觸的可塑性記憶(memristive)的特性。本文將簡介最新的神經型態人工智慧,他們將開啟低耗能高效率的人工智慧時代。
台灣腦庫是台灣首個國家級的大腦組織資料庫。目前全球已經有150個大腦資料庫,蒐集各個地區的健康人或病人的大腦組織、脊髓、周邊神經與神經節、體液與血液等。建立台灣本土的大腦資料庫有助於克服未來因高齡化社會而增加的神經退化性病相關的醫療負擔,並開發更適合台灣人的精準醫療。
大眾對於貓的印象,一直都是獨來獨往,但其實家貓已經是相當的社會性動物。研究指出,野放家貓的族群密度每平方公里可低到一隻,高到兩千五百隻。例如日本非常有名的貓島則貓群密度達到每平方公里200-300隻。在貓的社會行為中,臉部表情就是傳遞親近與敵意行為的重要方式。本文將簡介家貓表情的最新發現。
聲學觸控系統是一種感官轉換系統,透過將視覺轉換成聲音,進而讓視障者可以感知外在世界。例如將文字轉成聲音的文本朗讀系統等。目前全世界有約2.5億多名視障者,聲學觸控系統將有助於提升視障者日常生活的獨立性。本文將簡介澳洲雪梨科大所研發的新一代聲學觸控系統。
從日常生活經驗可以知道,我們特別喜歡高糖分與高油份的食物,例如深受大眾喜愛的珍奶與雞排。這些高糖高油的食物提供了我們特殊的「口感」與飲食體驗。食物中糖份的多寡可以由口腔中的糖份受器感知,然而,油份的多寡是如何透過口腔感測而得的,則尚不明瞭。此文將帶您一起解惑。
過去,科學家認為人類在持續睡眠過程中,普遍不會接受外界刺激並因此而做出反應。這種持續睡眠過程中的反應,需要與一般日常生活中的因鬧鐘或警鈴而做出的反應區隔開來,因為這時候人類其實已經被喚醒,而非持續的睡眠過程。那麼人類到底是否有能力在持續睡眠中,對外界刺激反應呢? 請閱讀此文。