中国科大突破毫秒级动态成像,揭示神经突触传递新机制
近日,中国科学技术大学毕国强教授团队在《科学》杂志发表了一项具有里程碑意义的神经科学研究。该团队历经十五年持续探索,成功开发出毫秒级时间分辨冷冻电镜技术,首次完整捕捉到突触囊泡在神经传递过程中释放与回收的动态结构,并据此提出全新的“亲吻-收缩-逃逸/融合”模型,为长达半个世纪的学术争议画上句号。
人类大脑中数百亿神经元依靠突触间的信号传递实现复杂功能,而突触囊泡作为神经递质的载体,其释放机制一直是领域内的核心问题。自上世纪70年代以来,科学界围绕其过程形成了“全融合”与“亲吻-逃逸”两种对立假说,但因该过程在毫秒时间与纳米尺度内完成,传统技术难以捕捉瞬时结构变化,争议长期悬而未决。
为突破这一瓶颈,毕国强团队联合国内外科研力量,创新融合光遗传学控制与投入式快速冷冻技术,实现了对神经元活动过程的毫秒级“动态定格”。实验通过在神经元中导入光敏蛋白,利用激光精准激发动作电位,随后在设定时间点将样品瞬间冷冻固定,从而在囊泡释放的不同阶段获取结构快照。
通过对上千套三维结构数据的系统分析,研究团队揭示出囊泡释放与回收是一个包含三个连续阶段的动态过程:囊泡首先与突触前膜建立纳米孔道连接,随后迅速收缩为体积减半的小泡,最终多数囊泡以“逃逸”方式回收再利用,少数发生完全融合。这一中间“收缩”阶段的确认为理解神经信号高效传递的结构基础提供了关键证据。
该研究不仅解决了神经科学领域的关键争议,也为探索脑功能机制及相关疾病研究开辟了新路径。同时,这项时间分辨冷冻电镜技术平台的建立,为观测病毒入侵、细胞分泌等其它快速生命过程提供了创新方法支撑。
更多文章
-
沪上举行化学事故医学救援实战演练
一、实战复刻:协同联动筑牢救援闭环午后时分,一场模拟化学事故紧急医学救援的演习在沪正式拉开帷幕。场景设定为某化工企业生产区域发生有毒化学品泄漏,导致现场人员出现中毒症状。演习旨在检验本市应对此类突发事件时,各相关机构在预防、抢救、治疗等环节的衔接与处置水平。事故警报响起后,园区医疗站点率先行动,派出
-
山区药香漫科技 产学研共育致富苗
一、一线课堂:技术落地,药农易学深秋的渝东山区,薄雾轻笼,阵阵草药清香沁人心脾。近日,一支专注特色药材产业的科技服务队伍,相继深入多个区县的种植基地,围绕淫羊藿、山银花等作物,开展实地教学与技能传授,将一系列生态友好、高效益的栽培方法直接带到农户身边。在城口县的一处示范田里,当地种植户和合作社成员正
-
北大携手语料科技企业以海量语言数据库赋能智慧教育
1.不止于规模 专为中文语境定制的“学习资源库”这一获奖项目本质是一个聚焦语言习得的巨型资源集合,其独特之处在于深度整合了超过千亿级的词汇与语句,并特别汇集了数十亿份国内学习者产出的英文文本,实时记录各阶段学习轨迹。区别于广泛采集的通用资源,该库依据语言教学的专业逻辑进行了系统性构建。通过建立规范统一的
-
香港举办首届国际人工智能艺术节 科技融合艺术共探未来
香港首度迎来以“明日视界:虚实共生”为核心命题的国际人工智能艺术盛会,于会展中心正式启动。本次活动由紫荆文化集团推动,为期三日,力求构建亚洲领先的科技与艺术交汇平台,支持香港发展为国际科创与文化对话枢纽。众多来自全球的科学家、艺术家、企业及学术代表齐聚于此。香港特别行政区行政长官李家超以“集智显艺 融
-
科技着色长江岸,三峡红叶映红振兴路
一、成功破解“红不匀、红不久”困局长江三峡巫山段,每逢初冬,漫山红叶如霞似火。然而在过去,这绚丽的景色却受制于自然,呈现出颜色深浅不一、维持时间短暂的状况。重庆市林业科学研究院的专家冯大兰指出,作为景观主体的黄栌等树木,叶片变色深受气候与土壤条件影响,导致色彩斑驳、最佳观赏时间往往不足三十天,极大地
