雖然離完全解開大腦可塑性的秘密還很遙遠

通過結合小鼠基因操作和定點病毒注射，於翔研究組使小鼠桶狀皮層中的一部分樹突棘在突觸前擁有更高的3C粘附水平。他們發現在經歷了正常修剪之後，這些樹突棘更多的被保留下來，並且形態更為成熟，而其鄰近的低粘附的樹突棘則更多地被修剪掉。進一步的實驗表明感覺經驗對於樹突棘修剪和成熟的調控也依賴於3C複合物的作用。

雖然我們離完全解開大腦可塑性的秘密還很遙遠，但是中科院上海生科院神經所，研究組的這項研究使我們在這條路上前進了一小步。通過這項工作，我們知道，在青春期的神經環路精確化過程中，有一類關鍵且有限的分子資源。這類能夠促進細胞粘附的3C複合物能夠加強樹突棘和它的突觸前「小夥伴」——軸突末端——之間的粘附作用，從而使樹突棘變得更加穩定。然而好東西總是稀少的，細胞內正常的3C複合物並不足以滿足每一個樹突棘的需求，因此相鄰的樹突棘之間就會產生對於這類分子的競爭。那些接受強輸入的樹突棘更容易在這樣的競爭中勝出，搶奪到更多的3C粘附複合物。一旦最初的優勢形成便一發而不可收拾，越來越多的3C複合物以一種正反饋的方式不斷積累到獲勝的樹突棘中，而那個失敗的樹突棘不斷失去3C複合物，只能任由自己的結構鬆散、崩潰，最後難逃被修剪的命運。神經系統以這樣一種簡單的競爭機制保證了使用頻率較高、輸入較強的環路聯接被保留下來並加以強化，而使用頻率低、輸入較弱的聯接被去除，從而使系統資源得到最優化的分配，神經環路的聯接更加精確。這一基於有限分子資源的競爭分配機制在亞細胞的層面印證了那條「用之或棄之」的神經科學基本概念，拓展了我們對於神經環路精確化和大腦可塑性的理解，並且很可能代表了生物系統

圖：

(A) 小鼠觸鬚接受到的感覺刺激傳入到軀體感覺皮層神經元（虛線為其傳導途徑）。

(B)軀體感覺皮層桶狀區域第2/3層錐體神經元的樹突棘示例。

(C) 軀體感覺皮層神經元樹突棘數目在正常（綠色）和修剪缺陷（灰色）情況下隨年齡變化的趨勢。

(D) Cadherin/catenin複合物介導樹突棘修剪的競爭模型：由感覺經驗所帶來的神經電活動增強導致相鄰樹突棘之間相互競爭胞內的cadherin/catenin複合物，這一競爭導致後者在樹突棘之間的重新分布：獲得cadherin/catenin複合物較多的樹突棘得以存留、成熟，而失去該複合物的樹突棘則被修剪。

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