美英科學家透過線蟲研究神經間非突觸的信號傳輸方式

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

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