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    我們的神經(jīng)系統能夠在維持完全功能的同時(shí)不斷進(jìn)行自我重建，這是一種令人驚嘆的能力。

    神經(jīng)元可以存活多年，但其中的元件（組成細胞的蛋白和分子）一直在更新?lián)Q代。為何這種持續性的重建沒(méi)有影響我們的思考、記憶和學(xué)習，這是神經(jīng)生物學(xué)中最大的難題之一。

    比利時(shí)Liege 大學(xué)的Eve Marder教授一直對這個(gè)問(wèn)題很感興趣。日前，他和同事提出了一個(gè)神經(jīng)元應對持續性元件更替時(shí)的自我調控模型，并將其發(fā)表在五月二十二日的Neuron雜志上。

    離子通道是細胞表面上的分子大門(mén)，決定著(zhù)機體所需的神經(jīng)元機能，例如調節肢體運動(dòng)的幅度和感知信息的處理。不同類(lèi)型的神經(jīng)元擁有不同的離子通道組合。

    受體是神經(jīng)元彼此通訊的分子傳聲器。神經(jīng)元中的受體和離子通道在不斷進(jìn)行著(zhù)更新?lián)Q代，細胞需要將這種更新控制在不干擾神經(jīng)系統功能的水平上。曾經(jīng)有人認為，每個(gè)神經(jīng)元中的離子通道和受體數量都存在一個(gè)“出廠(chǎng)設置”或者“默認值”。但這一觀(guān)點(diǎn)并不讓令人信服，因為在神經(jīng)元的一生中存在太多的環(huán)境變化。

    研究人員指出，如果不存在這樣的默認值，那么神經(jīng)元就需要一個(gè)內部計量器來(lái)監控電活動(dòng)，并隨之調節離子通道的表達。單個(gè)神經(jīng)元始總是某個(gè)神經(jīng)回路的一部分，它需要這樣的機制來(lái)維持整個(gè)系統的內部平衡。

    Marder等人認為，神經(jīng)元上的離子通道表達率決定著(zhù)生理學(xué)的細胞類(lèi)型。他們建立了一個(gè)離子通道表達的簡(jiǎn)單生化模型，并在此基礎上解讀神經(jīng)元的自我調節。

    研究顯示，細胞不需要事先設定太多的具體活性。事實(shí)上，這樣反而會(huì )壞事。“有些機能會(huì )出現相互矛盾，”O'Leary說(shuō)。“就好比說(shuō)你不能把空調設個(gè)十幾度，又把暖氣片設到二十幾度。它們會(huì )一直纏斗下去，導致你付一大筆電費。”

    研究團隊還發(fā)現，雖然有些神經(jīng)元的活性相似，但它們的離子通道表達并不相同。這就像同音字一樣，聽(tīng)起來(lái)差不多但仔細一看其實(shí)完全不同。

    神經(jīng)系統內穩態(tài)的維持依賴(lài)于神經(jīng)元中的離子通道表達。有些離子通道的喪失是補償性的，而有些病理學(xué)的功能喪失是內穩態(tài)機制本身所造成的（例如與癲癇有關(guān)的神經(jīng)過(guò)度興奮）。

    這項研究中的模型可以幫助人們進(jìn)一步理解人腦的復雜機制，催生全新的疾病治療策略，O'Leary說(shuō)。“這項研究有助于我們理解健康狀態(tài)下的神經(jīng)內穩態(tài)，這對于研究和治療一些疾病很有意義。”