首次发现突触与突触而非“孤岛”，神经可塑性是一个连锁反应

大脑中的神经细胞通过它们的“天线”，即所谓的树突分支，接收成千上万的突触信号。突触强度的永久性变化与树突棘大小的变化有关。然而，在此之前，人们并不清楚神经元如何在几个彼此接近且同时活跃的突触之间实现这些强度变化。来自波恩大学医院(UKB)、波恩大学、冲绳科学技术研究生院(OIST)和RIKEN脑科学中心(CBS)的研究人员认为，脊柱之间对分子资源的竞争以及同时受刺激的脊柱之间的空间距离影响了它们的最终动力学。这项研究的结果已经发表在《Nature Communications》杂志上。

神经元是大脑的计算单元。它们通过树突接收数千个突触信号，单个突触经历活动依赖的可塑性。这种突触可塑性是我们记忆和思维的机制，反映了突触强度的长期变化。当学习新的记忆时，特别活跃的突触会在一个被称为“长期增强”(LTP)的过程中加强它们之间的联系。然而，神经元如何通过空间和时间分配资源来翻译相邻突触之间的突触强度变化尚不清楚。到目前为止，人们一直认为每个突触都独立于其他突触决定其变化方式。最近的一项研究提出了一个新的观点，即相邻突触如何协调它们对可塑性信号的反应。来自波恩和日本的研究人员发现，蛋白质和钙的共享使突触可塑性成为一种集体行为，其中一个突触的行为影响其他突触的反应。

“当几个突触同时想要增强并且彼此靠近时，它们会相互竞争，这样每个突触的增强就比单独存在时要少。另一方面，少数突触的同时增强可以通过激活资源的溢出促进其他突触的可塑性，”UKB实验癫痫学和认知研究所的Tatjana Tchumatchenko教授说，他是跨学科研究领域(TRA)的成员。她与来自日本OIST的Yukiko Goda教授共同领导了这项研究。