利用纳米电化学传感器，实现突触可塑性的实时原位监测

突触可塑性是指突触调节传递信号强度的能力，该过程受到突触前和突触后结构共同调控，其中短时程可塑性主要受突触前神经递质释放过程调控。

但由于突触间隙尺寸小于100 nm，囊泡胞吐速度极快（毫秒级）且释放神经递质数目较少，研究人员尚未实现突触内胞吐可塑性的实时原位监测，因此短时程可塑性中囊泡胞吐、神经递质释放的变化趋势和调控机制尚不明确。

近日，武汉大学黄卫华教授带领研究团队使用纳米电化学传感器检测重复电场刺激下突触内胞吐水平改变，进而研究短时程可塑性中突触前结构通过调节胞吐过程改变突触强度的机制。该成果以“Nanoelectrochemistry reveals how presynaptic neurons regulate vesiclerelease to sustain synaptic plasticity under repetitive stimuli”为题，发表于英国皇家化学会期刊Chemical Science上。

锥状纳米电化学传感器检测重复刺激下多巴胺能神经元突触间隙内胞吐过程，以及突触前结构调控短时程可塑性的潜在机制示意图

该工作发现重复刺激下胞吐水平呈现早期下降、中期恢复、后期再次下降的特点。其中两次下降是因为重复刺激导致“准备释放池”囊泡快速消耗。而在恢复期，突触前末梢通过加速囊泡循环过程招募大量囊泡以增加胞吐事件数、改变胞吐动力学以释放更多囊泡内容物、以及释放致密核心囊泡等方式维持突触信号传递。通过原位监测突触内的胞吐过程，该工作提供了突触前结构参与调节活动依赖短时程可塑性的直接证据，并为进一步研究突触可塑性和学习记忆机制提供了新的思路和方向。

论文信息：

https://doi.org/10.1039/D4SC01664E

 

审核编辑：刘清