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        我们如何思考、感受、记忆或行动？ 这些过程涉及突触传递，其中化学信号使用称为囊泡的分子容器在神经细胞之间传递。 现在，研究人员已经成功地以前所未有的细节模拟了囊泡周期，揭示了有关我们大脑运作方式的新信息。

         日本冲绳科学技术研究所 （OIST） 的研究人员与该大学的一项联合研究，发表在《科学进展》上德国哥廷根医学中心 （UMG） 应用了一种独特的计算建模系统，该系统考虑了囊泡、细胞环境、活动和相互作用的复杂相互作用，以创建囊泡如何支持突触传递的真实画面。 他们的模型预测了过去无法通过实验测试的突触功能参数，为神经科学研究开辟了新的途径。

         “最近的技术进步使实验科学家捕获越来越多的数据。 现在的挑战在于整合和解释所有不同类型的数据，以了解大脑的复杂性，“OIST 计算神经科学部门负责人、这项研究的合著者 Erik De Schutter 教授说。 “我们的模型提供了更好的囊泡周期的分子和空间细节，而且比以前任何其他系统都快得多。 它也可以转移到不同的单元和场景。 这是一个朝着全细胞和全组织模拟的科学抱负迈出了重大一步。

         “我们研究突触已有 20 多年，但一些功能步骤很难通过实验测试。 经过与日本同事几年的微调实验和计算工作，我们现在有了一个测试新假设的模型，尤其是在神经系统疾病的背景下，“神经和UMG 的感觉生理学，也是该研究的合著者。

         什么是突触小泡周期？

         囊泡周期描述了神经递质（化学信号）在突触（神经细胞之间的连接处）释放以在细胞之间传递信息的步骤。 含有神经递质的囊泡在膜上移动和停靠，准备融合并释放其内容物，然后被回收。 该过程是由大脑内的电刺激推动的并由复杂的信号级联驱动。

         根据情况，需要在不同的时间段内释放不同数量的神经递质。 为了实现受控和持续的突触传递，在任何给定时间只有 10-20% 的囊泡可供对接（这些被称为回收池）。 相反，大多数囊泡位于储备池中，固定在簇中。

         这个过程的许多细节，包括囊泡如何在保护区和回收池，鲜为人知。

         高刺激频率下囊泡回收的机制

         在他们的出版物中，研究人员对海马突触中的囊泡回收过程有了新的了解。 通过他们的模型，他们旨在确认囊泡在实验观察到的发射频率下的行为，并探索更高频率下的行为。

         他们发现囊泡周期能够在高刺激频率下运行，远远超出通常存在于自然界中。 他们还能够确定这个稳健循环背后的一些原因，确定了关键蛋白 synapsin-1 和 tomosyn-1 在调节囊泡从簇状储备池中释放中的作用。

         研究人员指出，囊泡周期的效率取决于分子栓系。 通过用系绳将一些囊泡物理连接到膜上，可以为快速对接和神经递质释放提供近距离的囊泡供应。

         这些重要的发现有助于更深入地了解囊泡回收，这是一个涉及许多不同疾病的过程。 “例如，在肉毒杆菌中毒或一些肌无力综合征中，神经递质的释放受到阻碍。 抑郁症和其他主要神经系统疾病的治疗通常也集中在突触传递上，“教授解释说。 德舒特。 “随着我们扩展我们的模型，潜在的应用是巨大的，无论是在开发新的疗法方面，还是在深化我们的基础方面了解大脑的工作原理。