北京
來源：科技日報
記者：張夢然
一項發表于最新一期《自然·通訊》的研究介紹了一種名為SynTrogo的新型分子工具。該工具能通過“操控”大腦中的星形膠質細胞，對特定神經回路中的突觸連接進行選擇性修剪，從而直接編輯大腦的物理連接結構。這一突破不僅為研究大腦提供了全新平臺，也為理解和治療多種神經系統疾病帶來了新希望。
圖片來源：攝圖網
人們所有的思想、記憶和情感，都依賴于大腦中數以萬億計的突觸連接。這些神經元之間的連接點構成了復雜的神經回路網絡。以往的技術，如光遺傳學，主要通過調控神經元的電活動來影響大腦功能，但難以直接操控其物理連接結構。由韓國基礎科學研究所與韓國腦研究所的研究團隊合作研發的平臺，首次實現了對特定大腦回路進行結構編輯的能力。
大腦本身具備“突觸修剪”的自然機制，即在發育或學習過程中，移除不必要或薄弱的神經連接，這與修剪樹木枝條類似。星形膠質細胞在這一過程中扮演關鍵角色。SynTrogo系統的設計靈感正來源于此，它通過合成生物學方法，在目標神經元表面設置特殊的分子“標簽”（鎖），并在附近的星形膠質細胞上表達對應的“鑰匙”分子。當兩者結合時，會觸發星形膠質細胞通過類似“啃食”的過程，移除部分神經連接，從而實現對神經回路的結構重塑。
為驗證其效果，團隊將這一系統應用于海馬體。三周后，目標區域的興奮性突觸數量減少了約27%。令人意外的是，這種有選擇地減少并未削弱回路功能，反而增強了其效能。留存下來的突觸在結構和功能上都變得更強。高分辨率成像技術進一步證實，星形膠質細胞與目標神經元軸突之間形成了異常緊密的界面，并引發了局部的超微結構重塑。
該研究最根本的啟示在于，大腦的最優狀態并非單純擁有最多的突觸連接，而在于其能夠連接進行高效且具有適應性的組織。SynTrogo為科學家提供了一種前所未有的工具，使其能夠直接研究并操縱這一精細過程。
SynTrogo也具有深遠的生物醫學應用潛力。許多神經精神疾病都與突觸數量的異常或神經回路組織紊亂有關，但此前一直缺乏能夠精準、特異性地在活體大腦中操控突觸連接的方法。這項技術未來或為恢復健康的腦功能開辟新途徑。
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