神经元的突触可塑性与学习和记忆
神经元的突触可塑性与学习和记忆
陈
燕＊
（中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１）
摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动
物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词
ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制
学科分类号Ｑ４２
＊通讯联系人．
Ｔｅｌ：０１０－６４８８８５２８Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ收稿日期：２００７－１０－２７，接受日期：２００７－１１－３０
生物化学与生物物理进展
ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９
ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎ
综述与专论
ＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰，
以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一．
虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物在进行学习和记忆时，在大量突触中可能仅有少数或分散的突触被激活，要记录到活性突触的变化也十分困难．同时，已知ＬＴＰ和ＬＴＤ均能导致记忆的贮存，不同突触产生的ＬＴＰ和ＬＴＤ在群体检测中可能相互抵消．最近这方面的研究取得了突破性的进展．Ｇｒｕａｒｔ等［１］报告，在用声音引起小鼠的瞬膜条件反射实验中，声音引起眨眼的同时，在海马区记录到突触后场电位（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ）的
陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）
增强．Ｗｈｉｔｌｏｃｋ等［２］在经过抑制性躲避训练（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｖｏｉｄａｎｃｅｔｒａｉｎｉｎｇ）的大鼠海马中，检测到突触后场电位增强，ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１／２亚单位数量的增加，以及ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８３１磷酸化程度增加．这些变化与高频电刺激诱发的ＬＴＰ的变化相同．Ｐａｓｔａｌｋｏｖａ等［３］的实验表明，用激酶（ＰＫＭｚ）的专一的抑制剂阻断大鼠海马已形成的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），能使贮存的空间记忆丧失．大鼠在训练中学习到的躲避电击位置的记忆与Ｌ－ＬＴＰ一起消失了．这些实验直接表明，ＬＴＰ是海马中学习和记忆形成的机制．如果在贮存长期记忆的皮层注入激酶（ＰＫＭｚ）的专一抑制剂使之失活，长期的嗅觉记忆也会很快丧失［４］．进一步研究哺乳动物脑中各种类型的突触可塑性与不同类型的记忆的关系，以及不同形式的突触可塑性分子机制，对认识学习和记忆的分子机制有重要的意义．值得指出的是，相当一些与精神迟滞疾病相关的突变基因大多编码突触可塑性信号转导通路中的调节蛋白，深入研究突触可塑性机制将会对一些精神疾病的治疗提供新的启示．因而，研究突触的可塑性及其调节机制有重要意义．
１突触的功能可塑性
１．１突触功能的长时程增强（ＬＴＰ）
神经激活突触后的ＮＭＤＡ受体，可诱导与ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ，造成突触前递质释放的增加，突触后ＡＭＰＡ受体通道的电导增加和兴奋性突触后电流（ＥＰＳＣｓ）的增加，用荧光免疫法可观察到突触后致密区（ＰＳＤ）上ＡＭＰＡ受体以及突触数量的增加．这种突触可塑性是研究最深入的一种．
弱刺激引发的早期ＬＴＰ（Ｅ－ＬＴＰ）促进了突触前谷氨酸的释放，增加了突触后ＡＭＰＡ受体通道的开启、Ｎａ＋离子的内流以及突触后膜的去极化．同时，活化的ＣａＭＫⅡ使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，增加了单个受体通道的电导，提高了传递效率．强直刺激诱导的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），除了突触效率长时程增强外，还激活了细胞核内的基因转录和蛋白质合成，使ＬＴＰ得以长时间维持，保证记忆的长期贮存或记忆的巩固．强直刺激造成很强的突触后膜的去极化，启动快速的神经脉冲发放．
同时活化了ＮＭＤＡ受体，造成Ｃａ２＋内流，激活了通道附近及与通道结合的一些激酶如ＣａＭＫⅡ、ＥＲＫ１／２、ＰＫＡ、ＰＫＣ等，通过各种信号转导途径引发一系列的可塑性变化，如突触后致密区ＡＭＰＡ受体的磷酸化修饰，ＡＭＰＡ受体从质膜下的受体库向ＰＳＤ滑动使受体数量增加［５］，ＡＭＰＡ受体迁入仅含ＮＭＤＡ受体的静息突触，使之变为功能性突触［６］，树突棘形态变化，激活细胞核内基因表达以及新突触的产生．内流Ｃａ２＋与结合在ＮＭＤＡ受体通道上的钙调蛋白（ＣａＭ）结合（Ｃａ２＋／ＣａＭ），并与ＣａＭＫⅡ形成复合物使之激活．ＣａＭＫⅡ迁移到ＰＳＤ与ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位结合，使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，导致受体通道的电导增加．Ｃａ２＋／ＣａＭ还激活腺苷环化酶（ＡＣ）使ＰＫＡ活化，造成ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８４５磷酸化，增加通道开启的可能性，同时促进ＧｌｕＲ４亚单位插入突触中，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＰＫＣ还调节ＡＭＰＡ受体亚单位从质膜下受体库中向ＰＳＤ转移，使受体密度增加．活化的ＣａＭＫⅡ能激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，内流Ｃａ２＋亦能直接激活Ｒａｓ鸟苷交换因子（ＲａｓＧＥＦ）而活化Ｒａｓ－ＥＲＫ通路．这条通路的活化能使质膜上的Ｋ＋通道磷酸化，促进ＬＴＰ的启动，还能调节ＡＭＰＡ受体向突触的转运，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＥＲＫ都能调节树突棘形态的变化和新突触的产生．
近来还发现了受体通道类型改变的突触可塑性，即可通透Ｃａ２＋的ＡＭＰＡ受体可塑性（ｃａｌｃｉｕｍ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ＣＡＲＰ）［７］．受神经刺激活化的突触中，含ＧｌｕＲ２亚单位的ＡＭＰＡ受体数量增加，取代通透Ｃａ２＋的内向整流通道（含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体），使突触变为不能通透Ｃａ２＋的内向非整流通道（含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体）．
虽然一般认为在ＬＴＰ期间，ＮＭＤＡ受体的变化对突触传递影响不大，然而在活性诱导下，ＮＭＤＡ受体的组分亦发生一定的变化．含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体内部化，而含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体迁入突触补缺，因迁入的受体少于内部化的受体，使ＬＴＰ期间ＮＭＤＡ受体的反应性减低．
在活性突触中维持Ｌ－ＬＴＰ需要与可塑性相关的可塑性因子，亦称标识（Ｔａｇ），使活性增强的突触能捕获维持ＬＴＰ所需的各种组分．Ｌ－ＬＴＰ期间在突触中能专一地激活标识的产生，它可能是某些蛋白质、活化的激酶或蛋白质合成装置的组分．在活性突触中，它们截获突触新合成的或前次Ｌ－ＬＴＰ产生的与突触可塑性相关蛋白，使Ｌ－ＬＴＰ得以维
６１１
??
生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）
持．突触之间能相互竞争截获这些蛋白质，一个突触活性增强会导致另一突触的抑制，说明ＬＴＰ不仅是一个动态的过程而且是竞争性过程［７］．
维持Ｌ－ＬＴＰ所需的基因转录和蛋白质合成是如何调节的？快速的电信号通过Ｌ型钙通道ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡＲ通道迅速变为流入树突棘的Ｃａ２＋信号，形成Ｃａ２＋／ＣａＭ复合物，通过ＣａＭＫⅣ、ＥＲＫ以及ｃＡＭＰ／ＰＫＡ等激酶的信号转导途径，将信号转移到细胞核中，激活核内的转录因子ＣＲＥＢ（ｃＡＭＰｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ）和ＤＲＥＭ（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｏｒ）．同时内流的Ｃａ２＋可激活细胞质中Ｔ淋巴细胞的核因子ＮＦＡＴ（ｎｕｃｌｅａｒｆａｃｔｏｒｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄＴｃｅｌｌ）使之转移到核中，它们都能激活基因表达，产生活性突触中维持ＬＴＰ所需的蛋白质，以及产生新的功能性突触所需要的蛋白质．如果在动作电位的刺激下，同时抑制了ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡ受体的活性，不产生内流Ｃａ２＋信号，就不能引起转录的激活．
１．２突触功能的长时程抑制（ＬＴＤ）
有多种方法通过不同的信号转导途径诱发ＬＴＤ，然而经典ＬＴＤ是通过ＮＭＤＡ受体诱导的．持续低频刺激（０．５～５Ｈｚ）下，在海马ＣＡ１区激活ＮＭＤＡ受体会造成Ｃａ２＋内流，但比诱导ＬＴＰ造成的Ｃａ２＋内流要低得多．Ｃａ２＋高亲和性的磷脂酶ＰＰ１与Ｃａ２＋结合后转移到突触且被激活，使得被ＣａＭＫⅡ、ＰＫＡ和ＰＫＣ磷酸化的ＡＭＰＡ受体去磷酸化．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端Ｓｅｒ８３１的去磷酸化会降低通道的电导，而Ｓｅｒ８４５的去磷酸化，使得ＡＭＰＡ受体通道开启的可能性降低，造成传递效率下降．同时，Ｓｅｒ８４５去磷酸化的ＧｌｕＲ１亚单位，遭到发动蛋白（ｄｙｎａｍｉｎ）和网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）调节的内部化，降低了突触传递效率．有较多的证据表明，含ＧｌｕＲ２亚单位受体的内部化是ＬＴＤ产生的关键．阻断ＮＭＤＡ受体活性或螯合内流的Ｃａ２＋均能阻断ＬＴＤ的产生．
ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位分别和多种信号转导组分相结合，形成复杂的复合物，以此调节ＬＴＰ和ＬＴＤ．一些实验指出，ＮＲ２Ｂ亚单位与突触中的ＲａｓＧＡＰ（Ｒａｓ的ＧＴＰ酶激活蛋白）即ＳｙｎＧＡＰ结合，内流的Ｃａ２＋通过ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路使ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化，产生ＬＴＤ．最近有报告指出，ＮＭＤＡ受体活化激活的Ｐ３８ＭＡＰＫ，促进调节内吞的小ＧＴＰａｓｅＲａｂ５与结合ＧＤＰ的抑制因子ＧＤＩ结合，使之活化并转移到突触后ＰＳＤ外的胞吞区，与网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）及接头蛋白ＡＰ２结合，调节ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化［９］．但对ＮＲ２Ｂ亚单位与什么信号转导通路结合，调节ＬＴＰ还是ＬＴＤ存在不同的见解．Ｐａｌｍｅｒ等［１０］指出，ｈｉｐｐｏｃａｌｉｎ是仅在中枢神经系统中存在的高亲和性Ｃａ２＋结合蛋白，在海马ＣＡ１区锥体细胞中最富集，诱导ＬＴＤ时它是ＮＭＤＡ受体内流Ｃａ２＋的传感器，通过直接与接头蛋白ＡＰ２复合物中的β２－ａｄａｐｔｉｎ亚单位结合，调节活性相关的ＡＭＰＡ受体的内吞．ＬＴＤ期间ＡＭＰＡ受体的内部化机理受到关注但远未清楚．
ＬＴＰ期间主要是含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入突触，而ＬＴＤ期间主要是含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体从突触迁出．突触的双向可塑性是分别通过ＡＭＰＡ受体的两种不同亚单位的进入和迁出来调节的．那么，下一轮激活突触双向可塑性如何能继续发生？ＭｃＣｏｒｍａｋ等［１１］最近证明，活性诱导含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体向突触迁入的同时，发生了与活性无关的含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体和含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的对等交换．在含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入的同时携带了帮助ＡＭＰＡ受体在突触后插入的插座蛋白（ｓｌｏｔｐｒｏｔｅｉｎ），以利于受体交换时含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的插入．这种与活性无关的受体的对等交换缓慢地进行，它不改变突触的强度，但能改变ＡＭＰＡ受体中亚单位的组分，以利于下次突触可塑性的诱导．
虽然现已报告了许多类型的ＬＴＰ和ＬＴＤ，但它们都与什么类型的记忆相关还需要进行大量深入的研究．
２ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运是调节突触功能可塑性的重要途径
２．１ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运
除了突触ＰＳＤ上ＡＭＰＡ受体的修饰改变通道的传导特性之外，突触后ＡＭＰＡ受体的数量在更大程度上决定了突触的快速兴奋性传导的效率，它在突触后的密度受神经活性的调节．ＡＭＰＡ受体亚单位的转录和蛋白质的合成，受体亚单位向突触的转运及内部化，均受到神经活性调节．
ＡＭＰＡ受体是由４种亚单位（ＧｌｕＲ１～ＧｌｕＲ４）组成的四聚体，通常由２个同源或异源二聚体（ＧｌｕＲ１／１、ＧｌｕＲ２／２或ＧｌｕＲ１／２、ＧｌｕＲ２／３）组成．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端是长尾的，ＧｌｕＲ３亚单位羧基
６１２??
陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）
端是短尾的，而ＧｌｕＲ２和ＧｌｕＲ４因剪接方式不同羧基端有的是长尾，有的是短尾．ＡＭＰＡ受体亚单位在内质网合成后经糖基化修饰就组成了二聚体或四聚体，经过在高尔基氏体中进一步糖基化修饰，定向转运到突触外质膜下的受体库中或直接插入突触中．羧基端是长尾的受体亚单位ＧｌｕＲ１／４的二聚体以及ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二体在神经活性调节下迁入和迁出突触．短尾的ＧｌｕＲ２／３通过组成性循环直接插入到突触中，不受神经活性的调节，而ＧｌｕＲ２／３的内吞受神经活性调节．这些受体亚单位都不含马达结构域，不能独立地迁移到突触中．神经元中存在大量支架蛋白和辅助蛋白协助它们转运．一般说来，含有８０个氨基酸的ＰＤＺ结构域的支架蛋白，能与ＡＭＰＡ受体亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点结合，帮助受体亚单位转运到突触中并促进它们在突触后ＰＳＤ中的定位和聚集．在内质网上新合成的ＧｌｕＲ１亚单位通过羧基端的ＰＤＺ结合位点与含ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＳＡＰ－９７结合，有利于ＧｌｕＲ１亚单位向突触外的质膜下受体库中转运，亦有利于ＬＴＰ期间被磷酸化的ＧｌｕＲ１迁入到突触中．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点又能与４次跨膜的蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ结合［１２］，内质网中新合成的ＧｌｕＲ１就与ｓｔａｒｇｚｉｎ结合，有利于受体亚单位的多聚及从内质网中释放出来．Ｓｔａｒｇｚｉｎ作为受体的辅助亚单位，帮助含ＧｌｕＲ１亚单位的受体从质膜上运送到突触外的质膜下受体库中．库中贮存了胞内近９０％的含ＧｌｕＲ１亚单位的受体，ｓｔａｒｇｚｉｎ／ＧｌｕＲ１亚单位复合物在质膜上可自由滑动，复合物中的ｓｔａｒｇｚｉｎ一旦与ＰＳＤ－９５结合就将受体复合物插入到突触表面．在基础条件下这种插入是很缓慢的［１２］．在神经活性诱导下激活的ＰＫＣ使ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８１８磷酸化，这是受体亚单位插入突触的关键步骤［１３］．同时活化的ＣａＭＫⅡ及ＰＫＣ使ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的多个Ｓｅｒ磷酸化，磷酸化的ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的ＰＤＺ结合位点与支架蛋白ＰＳＤ－９５结合，保证了磷酸化的ＧｌｕＲ１转移到突触中且聚集在突触表面［１４］．在活性诱导下ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二聚体依ＧｌｕＲ１的方式聚集于突触中．反之，ｓｔａｒｇｚｉｎ的去磷酸化会造成ＧｌｕＲ亚单位从突触中迁出，导致ＬＴＤ．Ｅｌｉａｓ等［１５］最近报告在未成熟的棘中ＡＭＰＡ受体亚单位通过ｓｔａｒｇｚｉｎ与ＳＡＰ－９７结合转运到突触中．在成熟的棘中，ＡＭＰＡ受体亚单位通过与ＰＳＤ－９５和ＰＳＤ－９３的结合转运到突触中．Ｓｃｈｌüｔｅｒ等［１６］发现ＰＳＤ－９５和ＳＡＰ－９７因Ｎ端修饰不同有α和β两种异构体．ＰＳＤ－９５以αＰＳＤ－９５为主，Ｎ端的两个半胱氨酸都棕榈酰基化，以活性无关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的转运．而βＳＡＰ－９７是Ｎ端含Ｌ２７结构域的异构体，它以ＣａＭＫⅡ活性相关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的数量．
羧基端短尾的亚单位ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３，能与多种含ＰＤＺ结构域的蛋白质结合．在胞质内转运受体亚单位的滤泡中ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３就与谷氨酸受体结合蛋白（ＧＲＩＰ）、ＡＭＰＡ受体结合蛋白（ＡＢＰ）及蛋白激酶Ｃ
"
结合蛋白ＰＩＣＫ１结合，有助于受体亚单位向突触的转运．ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点能与Ｎ－乙酰马来酰亚胺－敏感的融合蛋白（Ｎ－ｅｔｈｙｌｍａｌｅｉｍｉｄｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｕｓｉｏｎｐｒｏｔｅｉｎ，ＮＳＦ）结合．滤泡中的ＧｌｕＲ２／３是通过ＮＳＦ相关的滤胞膜与胞质膜的融合插入到突触的ＰＳＤ上．在突触表面和细胞质之间形成快速的不受神经活性调节的组成性循环．ＧＲＩＰ及ＡＢＰ都是带有６个ＰＤＺ结构域的蛋白质，其中，３、５、６的ＰＤＺ结构域与ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点结合．ＧＲＩＰ和ＡＢＰ亦以ＰＤＺ结构域互相结合，形成ＡＭＰＡ受体的超分子复合物，通过抑制受体的内吞使它们定位并聚集于突触表面．这种结合受到神经活性的调节，神经活性激活的ＰＫＣ可使ＧｌｕＲ２的ＰＤＺ结合位点中Ｓｅｒ８８０磷酸化而解离与ＧＲＩＰ／ＡＢＰ的结合，且促进含ＰＤＺ结构域的ＰＩＣＫ与ＧｌｕＲ２的结合，减少ＡＭＰＡ受体的聚集，使受体亚单位ＧｌｕＲ２／３内部化，造成长时程抑制（ＬＴＤ）．同时ＳＮＡＰ（ＮＳＦ的结合蛋白）与ＧｌｕＲ１的结合会使ＰＩＣＫ离解，有利于ＡＭＰＡ受体在突触上的稳定．ＧＲＩＰ／ＡＢＰ与ＧＲＩＰ相关蛋白ＧＲＡＳＰ－１（一种鸟苷交换因子ＲａｓＧＥＦ）的结合，有可能通过Ｒａｓ信号传导来调节ＡＭＰＡ受体的分布．
最近，Ｊｕ等［１７］利用二砷酸染料与羧基端带有４个半胱氨酸的ＡＭＰＡ受体亚单位（ＧｌｕＲ１和ＧｌｕＲ２）的结合，在神经活性诱导下，ＡＭＰＡ受体向突触转运时，区别出已存在于胞内的ＡＭＰＡ受体和在突触中新合成的ＡＭＰＡ受体向突触的转运．进一步证实了神经活性的诱导会激活树突中新的受体亚单位的合成，树突内ＡＭＰＡ受体的亚单位和新合成受体的亚单位均向活性突触中转运，这是突触传递效率增强的一个重要原因．
２．２调节ＡＭＰＡ受体转运的信号通路
ＧｌｕＲ１受体亚单位向突触的转运受神经活性的
６１３
??
生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）
调节，神经活性激活ＮＭＤＡ受体产生内流的Ｃａ２＋信号，通过多种信号转导途径调节ＧｌｕＲ１受体亚单位的胞吞、胞吐和向突触的迁移．一条重要的通路是内流的Ｃａ２＋与ＣａＭ结合后，激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＣａＭＫⅡ激酶，活化的ＣａＭＫⅡ调节ＲａｓＧＥＦ或ＲａｓＧＡＰ的活性，从相反的两个方向调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路活性，促进ＡＭＰＡ受体迁入突触或内吞［１８］．同时结合了Ｃａ２＋的钙调蛋白（Ｃａ２＋／ＣａＭ）亦可直接激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＲａｓＧＥＦ（ＲａｓＧＲＦ１）使Ｒａｓ活化，激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，使ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位在神经活性的驱动下向突触中迁移［１９］．使人们意外的是，与细胞增殖和分化相关的信号转导通路Ｒａｓ－ＥＲＫ的激酶ＥＲＫ１／２在成熟的神经元中大量富集，在一个不再增殖和分化的神经元中，这条信号通路调节着树突棘的功能和结构变化．用ＭＥＫ（ＭＡＰＫ／ＥＲＫ的激酶）的抑制剂Ｐ９８０５９和Ｕ０１２６处理海马神经元，抑制ＥＲＫ１／２活性的同时检测到ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ被阻断．用定时的成像技术可观察到在重复的去极化形成ＬＴＰ的海马神经元中，有丝状伪足和新棘的形成．用Ｕ０１２６处理就观察不到丝状伪足和新棘的形成．说明Ｒａｓ－ＥＲＫ通路不仅与突触的功能可塑性相关，与突触结构可塑性也相关［１９］．Ｒａｓ还能激活膜结合的ＥＲＫ１／２库，使质膜上的Ｋｖ４．２Ｋ＋通道磷酸化而促进ＬＴＰ的起始．海马ＣＡ１区和ＣＡ３区中ＮＭＤＡ受体无关的ＬＴＰ，以及扁豆体中的ＬＴＰ都与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路相关．单眼剥夺后，对侧视皮层优势柱重建突触联系时亦要求Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的转导．ＲａｓＧＥＦ敲除小鼠，在水迷宫训练中丧失了记忆水下平台的能力．这些都表明损坏这条信号转导通路就破坏了记忆，ＲＡＳ－ＥＲＫ信号通路调节着突触传递的变化和新的突触回路的形成．
突触中活化的ＣａＭＫⅡ可将质膜下受体库中谷氨酸受体亚单位的结合蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ磷酸化，而活化的ＰＰ１可使ｓｔａｒｇｚｉｎ去磷酸化，从两个方向调节ＡＭＰＡ受体进出突触．这是ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位迁入或迁出突触的另一种调节方式［１２］．突触中内流的Ｃａ２＋还可以激活ＰＩ３Ｋ信号转导通路．内流Ｃａ２＋激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ，活化的Ｒａｓ结合到邻近的与ＡＭＰＡ受体结合的肌醇磷脂激酶（ＰＩ３Ｋ）上，使它活化并产生三磷酸肌醇磷脂（ＩＰ３），ＩＰ３结合到转运ＡＭＰＡ受体的滤泡膜上，促进滤胞的胞吐，使突触中ＡＭＰＡ受体增加［２０］．
近年来随着对ＬＴＰ和ＬＴＤ调节机理的深入研究，人们发现ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体和与它相关的多种信号传导通路的组分之间有着精细和复杂的结构联系，使它们能自如地控制ＬＴＰ和ＬＴＤ的产生．突触中Ｒａｓ超家族的小ＧＴＰａｓｅ（Ｒａｓ，Ｒａｐ）受到它们的活化因子（ＧＥＦ）和失活因子（ＧＡＰ）的调节，能在结合ＧＴＰ的活性状态和结合ＧＤＰ的失活状态之间转换，是控制ＡＭＰＡ受体转运的分子开关．活化的ＮＭＤＡ受体通道如有大量Ｃａ２＋内流，能激活ＲａｓＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合，活化Ｒａｓ．如仅有低水平Ｃａ２＋内流则激活ＲａｐＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合活化Ｒａｐ．活化的Ｒａｓ激活Ｐ４２／Ｐ４４ＭＡＰＫ，调节含ＧｌｕＲ１亚单位的受体进入突触，而活化的Ｒａｐ激活Ｐ３８ＭＡＰＫ调节含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体内部化，是两个作用相反的信号传导通路［２１］．
应用ＮＭＤＡ受体亚单位ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ的专一性抑制剂，研究突触可塑性的调节机理，Ｌｉｕ等［２２］发现ＮＲ２Ａ亚单位调节突触的增强（ＬＴＰ）而ＮＲ２Ｂ亚单位则调节突触的抑制（ＬＴＤ）．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［１８］报告ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与Ｒａｓ的鸟苷交换因子ＲａｓＧＲＦ１结合，使ＥＲＫ信号通路直接与ＮＭＤＡ受体结合．ＮＭＤＡ受体活化形成的Ｃａ２＋／ＣａＭ与ＲａｓＧＲＦ１结合使Ｒａｓ活化，激活了Ｒａｓ／ＥＲＫ通路引发ＬＴＰ．随后有研究指出，出生后至７天的海马神经元突触中，ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ｂ亚单位为主，ＮＲ２Ｂ亚单位通过ＲａｓＧＥＦ激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路调节ＬＴＰ．在成熟的海马神经元（＞Ｐ２１）的突触中ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ａ亚单位为主，由ＮＲ２Ａ亚单位通过ＣａＭＫⅡ及ＲａｓＧＥＦ调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，引发突触的ＬＴＰ．但ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的偶联还不清楚．而Ｐ７～Ｐ８的海马神经元通过ＰＫＡ调节ＬＴＰ，且与ＣａＭＫⅡ无关．最近Ｂａｒｒｉａ等［２３］指出，突触中ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的羧基端都能直接与ＣａＭＫⅡ结合，并与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路偶联．ＮＲ２Ｂ亚单位的羧基端以高亲和性与ＣａＭＫⅡ结合，而ＮＲ２Ａ亚单位与ＣａＭＫⅡ结合的亲和性较低，活化的ＮＲ２Ｂ亚单位激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ／ＥＲＫ通路诱发ＬＴＰ要比ＮＲ２Ａ亚单位通过该通路诱发ＬＴＰ强得多．当有充分Ｃａ２＋进入突触时，ＮＲ２Ａ亚单位可以诱发ＬＴＰ．同时，突触中存在的异源ＮＭＤＡ受体如ＮＲ１／ＮＲ２Ａ／ＮＲ２Ｂ和ＮＲ１／ＮＲ２Ｂ都
６１４??
陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）
含有ＮＲ２Ｂ亚单位，它们与ＣａＭＫⅡ的结合能诱发ＬＴＰ．ＮＭＤＡ受体中ＮＲ２Ａ／２Ｂ亚单位含量的变化调节着由ＣａＭＫⅡ活性诱发的ＬＴＰ的强度．
然而Ｍａｓｓｅｙ等［２４］和Ｋｉｍ等［２５］指出，无论皮层或海马神经元中ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位均能与突触中的ＲａｓＧＡＰ即ＳｙｎＧＡＰ形成一个复合物，主要定位在突触外质膜上．如果抑制了突触间隙中谷氨酸的回摄，突触外含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体被谷氨酸激活，通过ＳｙｎＧＡＰ／Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路使Ｇｌｕ２／３及ＧｌｕＲ１内吞而诱发ＬＴＤ［２５］．在突触中则以含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体为主，它的活化通过Ｒａｓ／ＥＲＫ通路促进ＧｌｕＲ１亚单位向突触中积聚而诱发ＬＴＰ．
Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［２６］进一步报告，ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与一个含有１３个ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＭＵＰＰ１结合，ＳｙｎＧＡＰ及ＣａＭＫⅡ也分别与ＭＵＰＰ１结合，它们形成了一个与受体结合的大的复合物（ＳｙｎＧＡＰ－ＭＵＰＰ１－ＣａＭＫⅡｃｏｍｐｌｅｘ），以此与Ｒａｐ－Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路偶联．基础条件下，复合物中的ＳｙｎＧＡＰ被ＣａＭＫⅡ磷酸化而失活，激活了Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ，会使ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞增加，降低突触的传递效率．而ＮＭＤＡ受体活化后Ｃａ２＋／ＣａＭ就与复合物中的ＣａＭＫⅡ结合，使ＣａＭＫⅡ解离下来，与受体结合的ＳｙｎＧＡＰ去磷酸化而活化，从而使Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ失活，抑制了ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞，使ＰＳＤ上受体的点状聚集增加，突触的传递效率增加，引起ＬＴＰ．他们还发现，ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ活性的能力远高于Ｒａｓ．Ｂｅｒｂｅｒｉｃｈ等［２７］注意到电刺激过表达ＮＲ２Ｂ亚单位的转基因小鼠，诱导的ＬＴＰ明显增强，学习和记忆的能力亦增强．同时过表达转运ＮＲ２Ｂ亚单位的动力蛋白ＦＩＫ１７的转基因小鼠，亦可造成ＮＲ２Ｂ亚单位表达的增强、ＬＴＰ的增强以及学习和记忆的增强．为研究ＮＲ２亚单位对诱导突触可塑性的作用，最近他们用ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的专一抑制剂进行实验，发现用抑制剂ＮＶＰ－ＡＡＭ０７７阻断ＮＲ２Ａ亚单位通道活性，强直刺激仍能诱导ＬＴＰ，说明ＮＲ２Ｂ亚单位的激活能诱发ＬＴＰ．无论ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位的专一抑制剂或非专一性抑制剂都只能减低４０％的ＬＴＰ，不能全部阻断ＬＴＰ．说明ＮＲ２的２个亚单位对诱导ＬＴＰ并无选择性．
以上结果还有不少的矛盾，但不能排除采用的神经元和实验条件上存在差异．虽然对ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与哪种信号通路偶联，它诱导突触的增强还是减弱有着不同的看法，且ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ／ＥＲＫ通路的连接还不清楚，但可以确定突触中ＮＲ２Ａ亚单位的激活可以诱发ＬＴＰ，突触中ＮＲ２Ｂ亚单位的激活亦可以诱发ＬＴＰ，同时突触外ＮＲ２Ｂ亚单位与ＳｙｎＧＡＰ的结合通过Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路可诱发ＬＴＤ．
３突触的结构可塑性
树突棘是树突上兴奋性突触的突触后部分．棘头通过一个细小的颈部与树突的轴连接，是含有谷氨酸受体的功能单位，亦是一个整合输入信息和进行生化加工过程的独立单元，人们相信它可能是记忆贮存的地方．用定时的双光子激光扫描显微镜（ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅｔｗｏｐｈｏｔｏｎｌａｓｅｒ－ｓｃａｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）可连续观察树突棘变化．绿色荧光蛋白标记神经元的ａｃｔｉｎ，观察到静息条件下树突棘是一个不断运动着的结构，大小和形状各异．棘中富含ａｃｔｉｎ纤维，在棘颈和棘头的中心ａｃｔｉｎ纤维成束状排列，棘头的周围ａｃｔｉｎ纤维成网络状排布．棘中的ａｃｔｉｎ处于永恒的变化中，仅有５％的ａｃｔｉｎ是稳定的，绝大部分的ａｃｔｉｎ在２ｍｉｎ内全部转换．棘的形状和大小决定了棘中ＡＭＰＡ受体的数量．蘑菇状的大棘头中ＡＭＰＡ受体高度聚集在ＰＳＤ上（１５０个ＡＭＰＡ受体／棘），是高效传递的突触．小棘头及丝状伪足中仅有ＮＭＤＡ受体，不含ＡＭＰＡ受体，可能是静息突触．大部分树突棘在几个月期间是稳定的，约５％的棘会出现发生或消失的变化．在神经活性诱导下可见到棘形态的双向变化及棘的发生和消失．这种结构可塑性的改变伴随着突触强度的可塑性变化［２８］．
经典的电生理方法无法检测单个棘的突触后谷氨酸受体的敏感性，也不能直接测定ＡＭＰＡ受体数量．封闭的硝基吲哚谷氨酸甲氧基衍生物（ＭＮ１－ｇｌｕｔａｍａｔｅ）可被双光子激光激活，能从三维方向对单个树突棘释放谷氨酸，并通过荧光成像观察被激活的树突棘的变化［２９］．在谷氨酸诱导ＬＴＰ期间，刺激后２０ｓ即可见到棘变大，变化高峰在６０ｓ，有些棘的变化持续１ｈ以上．蘑菇状棘头（大棘）瞬时变大，但会较快恢复原状．仅含ＮＭＤＡ受体的小棘会持续增大且伴有ＡＭＰＡ受体迁入．进一步研究发现，棘颈的形态（长度和直径）决定了活化的突触中内流Ｃａ２＋的浓度和维持的时间．蘑菇状大棘的棘颈短粗，突触后内流Ｃａ２＋升高后容易扩
６１５
??
生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）
散，使树突中的浓度下降很快，故造成棘头瞬时变大，突触传递瞬间增强．小棘的棘颈细而长，ＬＴＰ期间内流的Ｃａ２＋能较长时间保留在棘中且维持高浓度，使棘头能持续变大，突触传递增强的时间较长［３０］．
实验已经证明，ＬＴＰ期间有ＡＭＰＡ受体迁入静息突触，使它转变成功能性突触．用电生理方法检测ＡＭＰＡ受体和ＮＭＤＡ受体在传导上的差别或用免疫金标记ＡＭＰＡ受体和ＮＭＤＡ受体的亚单位进行细胞学观察，都证明了不含ＡＭＰＡ受体的静息突触的存在，且在活性诱导下向功能性突触转变．对表达绿色荧光蛋白标记的ＧｌｕＲ１海马ＣＡ１区培养神经元进行成像观察，可见到ＬＴＰ期间胞质中存在的绿色荧光标记的ＧｌｕＲ１迁移到棘中，呈点状聚集在ＰＳＤ，本无绿色荧光蛋白标记的静息突触转变成为有绿色荧光蛋白标记的突触．近来Ｍａｒｉｅ等［３１］报告将携带ＣａＭＫⅣ或ＣＲＥＢ的ｃＤＮＡ的Ｓｉｎｄｂｉｓ病毒转染海马神经元，增加它们的表达，会产生新的静息突触．静息条件下，电生理方法检测到ＮＭＤＡ受体的反应性显著增加而ＡＭＰＡ受体的反应性却无明显变化．同时树突上ＮＭＤＡ受体的免疫化学染色明显增加，ＡＭＰＡ受体的免疫着色却无明显变化．这些都表明增加活化的ＣａＭＫⅣ，会增加核内磷酸化的ＣＲＥＢ，促进基因转录和蛋白质合成，产生新的静息突触．动物学习过程在记忆脑区中确会发生树突棘增大、新的丝状伪足和新棘的形成．然而，仅以现有的研究结果来确定棘的形态变化和记忆的保持与巩固之间的相关性，理由还不充分，有些研究结果甚至相互矛盾，还需大量深入的研究．
培养神经元在诱导ＬＴＤ期间，可见到树突棘内ａｃｔｉｎ纤维减少、棘萎缩和棘密度降低，突触中绿色荧光蛋白标记的ＧｌｕＲ１聚集点明显减少．谷氨酸受体亚单位ＧｌｕＲ２／３受神经活性调节而内部化［３２］．
４结构可塑性的调节
现已公认，通过树突棘中富集的ａｃｔｉｎ细胞骨架的动态变化可以调节棘的结构和形态．Ａｃｔｉｎ细胞骨架以一定的组织方式维系着棘的形状．用绿色萤光蛋白标记ａｃｔｉｎ对神经元进行观察，ＬＴＰ期间随着棘头的增大可见到ａｃｔｉｎ细胞骨架增多、ａｃｔｉｎ聚合增加以及棘头外围ａｃｔｉｎ网络的增加．ＬＴＤ期间随着树突棘的萎缩和消失，棘中ａｃｔｉｎ细胞骨架减少，ａｃｔｉｎ纤维断裂并解聚．突触可塑性期间如何实现这种动态调节？ＲｈｏＧＴＰａｓｅ家族中Ｒａｃ、Ｃｄｃ４２和ＲｈｏＡ被公认是重要的细胞骨架动态变化的调节因子．它们像是分子开关，在结合了ＧＴＰ的活性形式和结合了ＧＤＰ的失活形式之间转换．
神经活性和细胞表面的受体通过控制树突棘内Ｃａ２＋的浓度和Ｒｈｏ因子的活性调节树突棘的运动．树突棘中Ｃａ２＋的浓度决定于可通透Ｃａ２＋离子通道和棘内的Ｃａ２＋库．树突棘内中等的或瞬时的Ｃａ２＋浓度变化造成棘的生长和新棘的发生．树突棘中高浓度Ｃａ２＋会造成棘的萎缩．Ｒａｃ的活化促进树突扁平伪足的形成，棘的形成和增大．Ｃｄｃ４２的活化促进丝状伪足的形成．导向分子的引导可促进这些伪足突起伸长．ＲｈｏＡ的活化则抑制树突棘的形成和生长，造成应力纤维和黏着斑的形成，排斥导向分子的作用，促进“变形”的运动．Ｒｎｄ１是ＲｈｏＧＴＰａｓｅ家族的另一个成员，它的过表达会使树突棘伸长．这些ＲｈｏＧＴＰａｓｅ在突触后受Ｄｂ１家族的ＧＥＦｓ激活，被ＧＡＰｓ抑制活性．Ｒａｓ和Ｒａｐ亦参与了棘的动态调节．
神经活性经由不同的信号通路，通过ＧＥＦｓ和ＧＡＰｓ来调节ＲｈｏＧＴＰａｓｅ的活性．ＮＭＤＡ受体和Ｅｐｈ受体本身或通过支架蛋白能够与鸟苷交换因子Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎ［３３］、ＧＥＦＴ［３４］、Ｋａｌｉｒｉｎ［３５］、Ｔｉａｍ１［３６］及β／αＰＩＸ［３７，３８］结合，受体同时还能与结合了Ｒａｃ、Ｃｄｃ４２的ａｃｔｉｎ结合蛋白Ｎ－ＷＡＳＰ或ＷＡＶＥ结合．
神经活性及胞外信号激活鸟苷交换因子而活化的Ｒａｃ、Ｃｄｅ４２和Ｒｎｄ１，可通过Ｎ－ＷＡＳＰ或ＷＡＶＥ将ａｃｔｉｎ相关蛋白Ａｒｐ２／３活化，起始ａｃｉｎ的聚合和分枝．此外，ＮＭＤＡ受体的活化能使结合了蛋白磷酸酶（ｐｐ１）的ａｃｔｉｎ结合蛋白Ｎｅｕｒａｂｉｎ和Ｓｐｉｎｏｐｈｉｌｉｎ与微管上解离下来的鸟苷交换因子Ｌｆｃ结合［３９］，并转移到活性突触中．Ｌｆｃ激活ＲｈｏＡ，调节ａｃｔｉｎ纤维的剪切、解聚及棘的缩短和萎缩．而ＲｈｏＧＡＰｏｌｉｇｏｐｈｒｅｎｉｎ的活化则失活ＲｈｏＡ，抑制ａｃｔｉｎ纤维的剪切和解聚．此外，受体激活的Ｒａｓ和Ｒａｐ与Ｒａｃ、Ｃｄｃ４２及ＲｈｏＡ相同，它们都能活化下游的激酶和效应分子来调节ａｃｔｉｎ细胞骨架的聚合、分枝或它的剪切和解聚．它们都能激活下游的激酶使肌球蛋白轻链磷酸化，促进肌动球蛋白ａｃｔｏｍｙｏｓｉｎ收缩，以此调节树突棘的形成、生长或萎缩和消失．这方面已有了较为详细的研究，不再赘述．
棘和突触的结构变化由棘中极其丰富的细胞骨
６１６??
陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）
架的变化来调节．受神经活性调节，树突棘的形态变化伴随着ＡＭＰＡ受体和受体插座的支架蛋白运入突触，为突触的功能可塑性变化创造条件．因此，突触的结构可塑性和功能可塑性是密不可分的相关过程．已有报告指出，在突触可塑性期间调节ＡＭＰＡ受体转运的信号通路也调节树突棘的发生或萎缩．如ＣａＭＫⅡ的活化既能促进ＡＭＰＡ受体迁入突触又能促进棘的生长，抑制ＳｙｎＧＡＰ的活性造成ＡＭＰＡ受体插入突触并促进棘的生长，增加棘的密度．ＳｙｎＧＡＰ的活化既促进ＡＭＰＡ受体的内吞又能抑制棘的生长促进其萎缩．ＰＫＣ的活化增加ＡＭＰＡ受体的传递效率同时促进棘的形成和棘头增大．这些通路调节突触传递的机制较为清楚，但它们调节棘形态的机制还不清楚．最近的研究［４０］发现，能调节突触中ＡＭＰＡ受体转运的Ｒａｐ１又可调节树突棘的形态变化．活化的Ｒａｐ１以高亲性与它的效应蛋白ＡＦ－６的ＲＡ结构域结合，并将ＡＦ－６蛋白招募到质膜上，能诱导棘颈的增长．失活的Ｒａｐ１使ＡＦ６从质膜上解离，诱导棘的增大．这种结构的变化与活化的Ｒａｐ１诱导突触中ＡＭＰＡ受体减少，而失活的Ｒａｐ１诱导突触中ＡＭＰＡ受体增加是一致的．
虽然人们对突触可塑性进行了大量的研究，特别是近来对分子机制的研究有了较大的进展．但多数研究是在离体的培养细胞中进行的，还需要在活体中进一步证实．不同类型的突触可塑性分子机制的研究有待于进一步深入，以利于对脑中不同记忆的分子机制的认识．人的树突棘的功能及形态的异常对认知和记忆有重大影响．已发现造成人的精神迟滞疾病和神经退行性疾病的突变基因中，有较多的突变基因是编码调节树突棘结构的信号通路的组分，如α－ＰＩＸ的基因ＡＲＨＧＥＨ６、Ｐａｋ激酶的基因ＰＡＫ３、Ｃｄｃ４２鸟苷交换因子基因（ｆａｃｉｏｇｅｎｉｔａｌｄｙｓｐｌａｓｉａｇｅｎｅ１，ＦＤＧ１）以及ＲｈｏＧＡＰＯｌｉｇｏｐｈｒｅｎｉｎ的基因ＯＰＨＮ１．这些患者的脑中树突棘发育不正常，棘细而长，形态及功能不受神经活性的调节．因而进一步对突触可塑性的分子机制的研究不仅能增进对学习和记忆的分子机制的理解，同时期待为精神疾病的治疗提供新的启示．
参考文献
１ＧｒｕａｒｔＡ，Ｍｕｎ!ｚＭＤ．ＩｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＣＡ３－ＣＡ１ｓｙｎａｐｓｅｉｎｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｂｅｈａｖｉｎｇｍｉｃｅ．ＪＮｅｕｒｏｓ，２００６，２６（４）：１０７７～１０８７
２ＷｈｉｔｌｏｃｋＪＲ，ＨｅｙｎｅｎＡＪ．Ｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｄｕｃｅｓｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ
ｉｎｔｈｅｈｉｐｐｏｃａｍｐｕｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，３１３：１０９３～１０９７
３ＰａｓｔａｌｋｏｖａＥ，ＳｅｒｒａｎｏＰ，ＰｉｎｋｈａｓｏｖａＤ，ｅｔａｌ．ＳｔｏｒａｇｅｏｆｓｐａｔｉａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＬＴＰ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，３１３：１１４１～１１４４
４ＳｈｅｍａＲ，ＳａｃｋｔｏｒＴＣ，ＤｕｄａｉＹ．Ｒａｐｉｄｅｒａｓｕｒｅｏｆｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｍｅｍｏｒｙａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｃｏｒｔｅｘｂｙａｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｏｆＰＫＭｚ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００７，３１７：９５１～９５３
５ＢｒｅｄｔＤＳ，ＮｉｃｏｌｌＲＡ．ＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｔｒａｆｆｉｃｋｉｎｇａｔｅｘｃｉｔａｔｏｒｙｓｙｎａｐｓｅｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００３，４０：３６１～３７９
６ＰｏｎｃｅｒＪＣ．Ｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ：ｓｉｌｅｎｔｓｙｎａｐｓｅｓａｎｄｂｅｙｏｎｄ．ＪＰｈｙｓｉｏＰａｒｉｓ，２００３，９７：４１５～４２２
７ＧａｒｄｎｅｒＳＭ，ＴａｋａｍｉｙａＫ．Ｃａｌｃｉｕｍ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｓｍｅｄｉａｔｅｄｂｙｓｕｂｕｎｉｔ－ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈＰＩＣＫ１ａｎｄＮＳＦ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４５：９０３～９１５
８ＦｏｎｓｅｃａＲ，Ｎ!ｇｅｒｌＵＶ，ＭｏｒｒｉｓＲＧＭ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｅｔｉｎｇｆｏｒｍｅｍｏｒｙ：ｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌＬＴＰｕｎｄｅｒｒｅｇｉｍｅｓｏｆｒｅｄｕｃｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００４，４４：１０１１～１０２０
９ＢｒｏｗｎＴＣ，ＴｒａｎＩＣ．ＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌＧＴＰａｓｅＲａｂ５ｄｒｉｖｅｓｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｓｙｎａｐｔｉｃＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｄｕｒｉｎｇｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌＬＴＤ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，５：８１～９４
１０ＰａｌｍｅｒＣＬ，ＬｉｍＷ，ＨａｓｔｉｅＰＧＲ，ｅｔａｌ．ＨｉｐｐｏｃａｌｃｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｓａｃａｌｃｉｕｍｓｅｎｓｏｒｉｎｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌＬＴＤ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４７：４８７～４９４１１ＭｃＣｏｒｍａｃｋＳＧ，ＳｔｏｒｎｅｔｔａＲＴ，ＺｈｕＪＪ．ＳｙｎａｐｔｉｃＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｅｘｃｈａｎｇｅｍａｉｎｔａｉｎｓｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００６，５０：７５～８８
１２ＢａｔｓＣ，ＧｒｏｃＬ，ＣｈｏｑｕｅｔＤ，ＴｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｔａｒｇａｚｉｎａｎｄＰＳＤ－９５ｒｅｇｕｌａｔｅｓＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｒｆａｃｅｔｒａｆｆｉｃｋｉｎｇ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００７，５３：７１９～７３４
１３ＢｏｅｈｍＪ，ＫａｎｇＭＧ，ＪｏｈｎｓｏｎＲＣ，ｅｔａｌ．ＳｙｎａｐｔｉｃｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｄｕｒｉｎｇＬＴＰｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙａＰＫＣｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅｏｎＧｌｕＲ１．Ｎｅｕｒｏｎ，２００６，５１：２１３～２２５
１４ＴｏｍｉｔａＳ，ＳｔｅｉｎＶ，ＳｔｏｃｋｅｒＴＪ，ｅｔａｌ．Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｏｆｓｔａｒｇａｚｉｎ－ｌｉｋｅＴＡＲＰｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４５：２６９～２７７
１５ＥｌｉａｓＧＭ，ＦｕｎｋｅＬ，ＳｔｅｉｎＶ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎａｐｓｅ－ｓｐｅｃｉｆｉｃａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｌｙｒｅｇｕｌａｔｅｄｔａｒｇｅｔｉｎｇｏｆＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｂｙａｆａｍｉｌｙｏｆＭＡＧＵＫｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００６，５２：３０７～３２０
１６ＳｃｈｌüｔｅｒＯＭ，ＸｕＷ，ＭａｌｅｎｋａＲＣ，ＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＮ－ｔｅｒｍｉｎａｌｄｏｍａｉｎｓｏｆＰＳＤ－９５ａｎｄＳＡＰ９７ｇｏｖｅｒｎａｃｔｉｖｉｔｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｙｎａｐｔｉｃＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００６，５１：９９～１１１
１７ＪｕＷ，ＭｏｒｉｓｈｉｔａＷ，ＴｓｕｉＪ，ｅｔａｌ．Ａｃｔｉｖｉｔｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｔｒａｆｆｉｃｋｉｎｇｏｆＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓ．ＮａｔｕｒｅＮｅｕｒｏｓ，２００４，７：２４４～２５３
１８ＫｒａｐｉｖｉｎｓｋｙＧ，ＫｒａｐｉｖｉｎｓｋｙＬ，ＭａｎａｓｉａｎＹ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｉｓｃｏｕｐｌｅｄｔｏｔｈｅＥＲＫｐａｔｈｗａｙｂｙａｄｉｒｅｃｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＮＲ２ＢａｎｄＲａｓＧＲＦ１．Ｎｅｕｒｏｎ，２００３，４０：７７５～７８４
１９ＴｈｏｍａｓＧＭ，ＨｕｇａｎｉｒＲＬ．ＭＡＰＫｃａｓｃａｄｅｓｉｇｎａｌｉｎｇａｎｄｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．ＮａｔｕｒｅＮｅｕｒｏｓ，２００４，５：１７３～１８３
２０ＭａｎＨＹ，ＷａｎｇＱＨ，ＬｕＷＹ，ｅｔａｌ．ＡｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆＰＩ３－ＫｉｎａｓｅｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｉｎｓｅｒｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇＬＴＰｏｆｍＥＰＳＣｓｉｎｃｕｌｔｕｒｅｄｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｎｅｕｒｏｎｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００３，３８：６１１～６２４
２１ＺｈｕＪＪ，ＱｉｎＹ，ＺｈａｏＭＭ，ｅｔａｌ．ＲａｓａｎｄｒａｐｃｏｎｔｒｏｌＡＭＰＡ
６１７
??
生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）
ｒｅｃｅｐｔｏｒｔｒａｆｆｉｃｋｉｎｇｄｕｒｉｎｇｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｃｅｌｌ，２００２，１１０：４４３～４５５
２２ＬｉｕＬ，ＷｏｎｇＴＰ，ＰｏｚｚａＭＦ，ｅｔａｌ．ＲｏｌｅｏｆＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｂｔｙｐｅｓｉｎｇｏｖｅｒｎｉｎｇｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，３０４：１０２１～１０２４
２３ＢａｒｒｉａＡ，ＭａｌｉｎｏｗＲ．ＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｂｕｎｉｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｂｙｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｂｉｎｄｉｎｇｔｏＣａＭＫⅡ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４８：２８９～３０１
２４ＭａｓｓｅｙＰＶ，ＪｏｈｎｓｏｎＢＥ，ＭｏｕｌｔＰＲ，ｅｔａｌ．ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｒｏｌｅｓｏｆＮＲ２ＡａｎｄＮＲ２Ｂ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｉｎｃｏｒｔｉｃａｌｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎａｎｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ．ＪＮｅｕｒｏｓ，２００４，２４（３６）：７８２１～７８２８
２５ＫｉｍＭＪ，ＤｕｎａｈＡＷ，ＷａｎｇＹＴ，ｅｔａｌ．ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｒｏｌｅｓｏｆＮＲ２Ａ－ａｎｄＮＲ２Ｂ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｉｎＲａｓ－ＥＲＫｓｉｇｎａｌｉｎｇａｎｄＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｔｒａｆｆｉｃｋｉｎｇ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４６：７４５～７６０
２６ＫｒａｐｉｖｉｎｓｋｙＧ，ＭｅｄｉｎａＩ，ＫｒａｐｉｖｉｎｓｋｙＬ，ｅｔａｌ．ＳｙｎＧＡＰ－ＭＵＰＰ１－ＣａＭＫⅡｓｙｎａｐｔｉｃｃｏｍｐｌｅｘｅｓｒｅｇｕｌａｔｅｐ３８ＭＡＰｋｉｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｙｎａｐｔｉｃＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００４，４３：５６３～５７４
２７ＢｅｒｂｅｒｉｃｈＳ，ＰｕｎｎａｋｋａｌＰ，ＪｅｎｓｅｎＶ，ｅｔａｌ．ＬａｃｋｏｆＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｂｔｙｐｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ．ＪＮｅｕｒｏｓ，２００５，２５（２９）：６９０７～６９１０
２８Ｎ!ｇｅｒｌＵＶ，ＥｂｅｒｈｏｒｎＮ，ＣａｍｂｒｉｄｇｅＳＢ，ｅｔａｌ．Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｃｔｉｖｉｔｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｎｅｕｒｏｎｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００４，４４：７５９～７６７
２９ＭａｔｓｕｚａｋｉＭ，ＨｏｎｋｕｒａＮ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂａｓｉｓｏｆｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎｓｉｎｇｌｅｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｓ．Ｎａｔｕｒｅ，２００４，４２９：７６１～７６６
３０ＮｏｇｕｃｈｉＪ，ＭａｔｓｕｚａｋｉＭ．Ｓｐｉｎｅ－ｎｅｃｋｇｅｏｍｅｔｒｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＣａ２＋ｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｎｄｅｎｄｒｉｔｅｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４６：６０９～６２２
３１ＭａｒｉｅＨ，ＭｏｒｉｓｈｉｔａＷ，ＹｕＸ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｅｎｔｓｙｎａｐｓｅｓｂｙ
ａｃｕｔｅｉｎｖｉｖｏｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣａＭＫⅣａｎｄＣＲＥＢ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４５：７４１～７５２
３２ＺｈｏｕＱ，ＨｏｍｍａＫＪ．Ｓｈｒｉｎｋａｇｅｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｓｙｎａｐｓｅｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００４，４４：７４９～７５７
３３ＩｒｉｅＦ，ＹａｍａｇｕｃｈｉＹ．ＥｐｈＢｒｅｃｅｐｔｏｒｓｒｅｇｕｌａｔｅｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｖｉａｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎｃｄｃ４２ａｎｄＮ－ＷＡＳＰ．ＮａｔｕｒｅＮｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，５：１１１７～１１１９
３４ＢｒｙａｎＢ，ＫｕｍａｒＶ，ＳｔａｆｆｏｒｄＬＪ，ｅｔａｌ．ＧＥＦＴ，ＡＲｈｏｆａｍｉｌｙｇｕａｎｉｎｅｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｅｘｃｈａｎｇｅｆａｃｔｏｒｒｅｇｕｌａｔｅｓｎｅｕｒｉｔｅｏｕｔｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，２００４，２７９（４４）：４５８２４～４５８３２
３５ＰｅｎｚｅｓＰ，ＢｅｅｓｅｒＡ，ＣｈｅｒｎｏｆｆＪ，ｅｔａｌ．Ｒａｐｉｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｓｉｓｂｙｔｒａｎｓ－ｓｙｎａｐｔｉｃＥｐｈｒｉｎＢ－ＥｐｈＢｒｅｃｅｐｔｏｒａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＲｈｏ－ＧＥＦＫａｌｉｒｉｎ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００３，３７：２６３～２７４３６ＴｏｌｉａｓＫＦ，ＢｉｋｏｆｆＪＢ，ＢｕｒｅｔｔｅＡ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＲａｃ１－ＧＥＦＴｉａｍ１ｃｏｕｐｌｅｓｔｈｅＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒｔｏｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃａｒｂｏｒｓａｎｄｓｐｉｎｅｓ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４５：５２５～５３８
３７ＺｈａｎｇＨ，ＷｅｂｂＤＪ，ＡｓｍｕｓｓｅｎＨ，ｅｔａｌ．ＡＧＩＴ１／ＰＩＸ／Ｒａｃ／ＰＡＫｓｉｇｎａｌｉｎｇｍｏｄｕｌｅｒｅｇｕｌａｔｅｓｓｐｉｎｅｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｓｉｓａｎｄｓｙｎａｐｓｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈＭＬＣ．ＪＮｅｕｒｏｓ，２００５，２５（１３）：３３７９～３３８８
３８ＺｈａｎｇＨ，ＷｅｂｂＤＪ，ＡｓｍｕｓｓｅｎＨ，ｅｔａｌ．ＳｙｎａｐｓｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｎｇａｄａｐｔｏｒＧＩＴ１．ＪＣｅｌｌＢｉｏｌ，２００３，１６１：１３１～１４２
３９ＲｙａｎＸＰ，ＡｌｌｄｒｉｔｔＪ，ＳｖｅｎｎｉｎｇｓｓｏｎＰ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＲｈｏ－ｓｐｅｃｉｆｉｃＧＥＦＬｆｃｉｎｔｅｒａｃｔｓｗｉｔｈｎｅｕｒａｂｉｎａｎｄｓｐｉｎｏｐｈｉｌｉｎｔｏｒｅｇｕｌａｔｅｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４７：８５～１００
４０ＸｉｅＺ，ＨｕｇａｎｉｒＲＬ，ＰｅｎｚｅｓＰ．Ａｃｔｉｖｉｔｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｓｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｓｍａｌｌＧＴＰａｓｅＲａｐ１ａｎｄｉｔｓｔａｒｇｅｔＡＦ－６．Ｎｅｕｒｏｎ，２００５，４８：６０５～６１８
６１８??
陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆
２００８；３５（６）＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．
Ｔｅｌ：８６－１０－６４８８８５２８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍＲｅｃｅｉｖｅｄ：Ｏｃｔｏｂｅｒ２７，２００７
Ａｃｃｅｐｔｅｄ：Ｎｏｖｅｍｂｅｒ３０，２００７
ＮｅｕｒｏｎａｌＳｙｎａｐｔｉｃＰｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ＬｅａｒｎｉｎｇａｎｄＭｅｍｏｒｙ
ＣＨＥＮＹａｎ＊
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｒａｉｎａｎｄＣｏｇｎｉｔｉｖｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＥｘｔｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｎｅｕｒｏｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ｉｓｉｎｔｉｍａｔｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｌｅａｒｎｉｎｇａｎｄｍｅｍｏｒｙ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ａｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ（ＬＴＰ）ｉｎｄｕｃｅｄｂｙｌｅａｒｎｉｎｇｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｒｅｃｏｒｄｅｄｉｎｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｎｅｕｒｏｎｓｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｅｄｒａｔｓ，ｗｈｉｃｈｌｏｓｔｔｈｅｉｒｒｅｔｅｎｔｉｏｎｍｅｍｏｒｙｉｆｔｈｅｌａｔｅＬＴＰｗａｓｂｌｏｃｋｅｄｂｙａｋｉｎａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ．ＴｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＬＴＰｍａｙｂｅａｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｍｅｍｏｒｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｓｏｎｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｔｈｅｍａｍｍａｌｉａｎｂｒａｉｎａｒｅｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｒｅｖｅａｌｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｌｅａｒｎｉｎｇａｎｄｍｅｍｏｒｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｂｎｏｒｍａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｓｈｒｉｎｋａｇｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｐｉｎｅｓａｎｄｄｅｆｅｃｔｓｉｎＬＴＰｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｂｒａｉｎｓｏｆｔｈｅｐａｔｉｅｎｔｓｓｕｆｆｅｒｉｎｇｆｒｏｍｍｅｎｔａｌｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎａｎｄｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｄｉｓｅａｓｅｓ；ｍａｎｙｍｕｔａｎｔｇｅｎｅｓｆｏｕｎｄｆｒｏｍｔｈｅｓｅｐａｔｉｅｎｔｓｅｎｃｏｄｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｐｒｏｔｅｉｎｓｏｆｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒｎｅｕｒｏｎａｌｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｔｈｅｓｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｗｏｕｌｄｃｅｒｔａｉｎｌｙｐｒｏｍｏｔｅｍａｋｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒｍｅｎｔａｌａｎｄｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｄｉｓｅａｓｅｓ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｌｏｏｋｓｉｎｔｏｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＮＭＤＡｒｅｃｅｐｔｏｒ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ｌｅａｒｎｉｎｇ，ｍｅｍｏｒｙ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｙｎａｐｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ
６１９?
?
神经元的突触可塑性与学习和记忆
神经元的突触可塑性与学习和记忆 陈 燕＊ （中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１） 摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动 物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词 ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制 学科分类号Ｑ４２ ＊通讯联系人． Ｔｅｌ：０１０－６４８８８５２８Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ收稿日期：２００７－１０－２７，接受日期：２００７－１１－３０ 生物化学与生物物理进展 ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９ ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎ 综述与专论 ＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰， 以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一． 虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物在进行学习和记忆时，在大量突触中可能仅有少数或分散的突触被激活，要记录到活性突触的变化也十分困难．同时，已知ＬＴＰ和ＬＴＤ均能导致记忆的贮存，不同突触产生的ＬＴＰ和ＬＴＤ在群体检测中可能相互抵消．最近这方面的研究取得了突破性的进展．Ｇｒｕａｒｔ等［１］报告，在用声音引起小鼠的瞬膜条件反射实验中，声音引起眨眼的同时，在海马区记录到突触后场电位（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ）的
突触可塑性与认知
突触可塑性与认知 【摘要】 神经元的突触可塑性包括功能可塑性与结构可塑性，与学习和记忆密切相关。突触可塑性因其神经细胞的种类、发育阶段、激化方式的不同而变化，其形成机制复杂而多样，由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一。 【关键词】 突触可塑性、突触功能可塑性、突触结构可塑性、学习和记忆、神经元树突棘、突触功能的长时程增强（LTP）、突触功能的长时程抑制（LTD） 【内容】 1．突触可塑性 广义的突触可塑性包括突触传递可塑性、突触发育可塑性和突触形态可塑性，狭义上突触可塑性即突触传递效率在某些因素下可出现不同程度的持续性上调或下调的特性，其主要表现形式——长时程增强和长时程抑制。 2.突触功能可塑性 突触功能可塑性包括LTP和LTD，AMPA受体向活性突触的转运是调节突触功能可塑性的重要途径，其中包括两个过程：一、AMPA 受体向活性突触的转运；二、调节AMPA受体转运的信号通路。 3.突触结构可塑性
主要通过树突棘的结构作用，树突棘上的一些成分与理化性质的改变将影响突触功能的变化，从而完成不同信号的传导与接收。 4.突触可塑性与认知 突触可塑性是一个非常复杂的生理过程，其发生机制与核心机制和许多参与因素有关。有关突触传递与学习记忆关系的理论，源自著名的Hebb假说，该学说认为当一个突触其前后因素同时兴奋时，则突触传递可增强。突触可塑性的发现是对Hebb假说的一个强有力的印证。现有大量资料证明，海马LTP与空间性学习记忆关系密切，阻断LTP的产生将同时影响空间性学习和记忆能力。现一般认为，LTP和LTD均为某些学习记忆活动的细胞水平的神经生物学基础，LTP与记忆的形成和储存有关，而LTD与记忆的整合、遗忘和恢复突触产生LTP的能力等有关，两者共同组成一个能学习的神经网络。 5.小结 总的来说，突触可塑性对学习和记忆的重要性不言而喻，突触可塑性通过其复杂的结构和多样的调控机制精细地完成着各个神经元之间信号的传导，完成了各种信息交流和交换。正是因为这些复杂机制的存在，才会有学习记忆能力的存在，才会使得人类社会不断向前发展，所以能够清楚地了解突触可塑性的作用机制将是人类的一大福音，对一些脑疾病的预防和治疗也将会起着非常大的作用，总之，对这方面的研究将会有很大的发展前景，愿更多的学者不断为之努力，造福人类。
STDP 学习机制
STDP 学习机制 在神经科学中，神经突触可塑性是指两个神经元连接能力或突触在强度上的变化。 生理书： 突触可塑性：指突触的形态和功能可发生较为持久的改变的特性或现象 一．提出（从Hebb规则到STDP） 根据1943年Hebbian提出的学习规则，如果突触能够持续引起突触后靶神经元产生动作电位，该突触的突触效能会增加。 Henry Markram提出的Spike Timing Dependent Plasticity学习方法 ----STDP，它根据神经元学习的先后顺序，调整神经元之间连接的强弱。 STDP可以说是Hebb学习的一种延伸，Hebb学习提出如果两个神经元常常一起活动，则二者之间的连接会增强。STDP则是进一步提出，两个神经元之间的活动，如果其他神经元的信息在本身活动产生之前，则两神经元之间的连接会增强。如果神经元本身产生活动之后才接受其他神经元传来的信息，则两神经元之间的额连接会减弱。 具体而言，对于一个神经元i： 1.如果在其他神经元j传递信息之后，它才产生反应，那么类似于因果关系，它和传递信息的神经元之间连接G(j→i)会加强； 2.如果它产生反应之后，其他神经元j才传递信息来，那么这个信息就有可能被忽略，即该神经元与传递信息的神经元间的连接G(j→i)
会减弱 二、数学描述 当突触前神经元的峰电位先于突触后神经元峰电 位几毫秒产生，即 t j pre ＜ t i post ，则连接两个神经元间的突触权值变大; 反之，当 t j pre > t i post ，则连接两个神经元间的突触权值变小。STDP 函数是突触前后神经元产生峰电位的时间相关性的函数，其表达式为 )(,2a t pre post - t<0 =)(w t )(,2a t post pre t>0 是突触前峰电位到达时刻与突触后峰电位到达时刻的差值。STDP 函数的波形如图 1 所示。
对突触的可塑性的分析与探讨
对突触的可塑性的分析与探讨 摘要：突触可塑性的研究是近年的研究热点。突触可塑性即突触改变的能力,也就是突触数量可增加或减少和突触生理功能的改变。突触的修饰在很大程度上反映了整个神经系统回路的可塑性,因此也反映了行为的可塑性。突触可塑性与学习和记忆的关系密切，而心理应激与学习记忆以及LTP也存在密切关系，因此，突触可塑性与心理应激也存在密切关系。 关键字：突触可塑性、学习和记忆、心理应激、关系密切 突触是神经细胞间信息传递的关键结构，神经细胞借助突触彼此相互联系，构成机体复杂的神经网络，实现神经系统的各种功能。突触在形态和传递效能上的改变称为突触的可塑性。突触可塑性即突触改变的能力，也就是突触数量可增加或减少和突触生理功能的改变。其主要表现形式———长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)现象已被公认为是学习记忆活动的细胞水平的生物学基础[1]。突触的修饰在很大程度上反映了整个神经系统回路的可塑性，因此也反映了行为的可塑性。 一、突触可塑性的发生机制 有关突触可塑性形成机制的学说较多，迄今仍是争论激烈、进展迅速的研究领域。下面以海马CAI区NMDA一依赖性L作为例，介绍得到多数学者认可的经典理论。该理论认为，当突触前纤维接受某种高频条件阈上刺激时，大量神经递质同时释放，作用于突触后AMPA受体，产生较大的EPSPs，致使突触后膜去极化，NMDA受体中的Mg2+ 阻隔被去除，NMDA受体激动，Ca2+ 内流，进而引发胞内Ca2+ 库释放，进一步增加胞内游离Ca2+，从而激活一系列细胞内Ca2+ 依赖的级联反应，最终使突触后膜受体等重要蛋白质磷酸化、基因表达改变、蛋白质合成增加，最终产生突触传递效率长时程增强的现象。其中心环节是NMDA受体的激活。NMDA受体是一种配体、电压双重门控的特殊通道，其激活需要谷氨酸等配体和膜电位去极化双重条件，而一定频率的条件刺激刚好能满足这一双重条件，故能启动可塑性变化程序。 在胞内Ca2+激活的级联反应中，蛋白激酶扮演了重要角色，颇受重视的有Ca2+ -依赖性Ca2+ /钙调蛋白-依赖性蛋白激酶11（CaMKll）、蛋白激酶C(PKC)、CAMP-依赖性蛋白激酶(PKA)、丝氨酸苏氨酸激酶，此外还有一种非第二信使依赖性的酪氨酸蛋白激酶。这些蛋白激酶一方面可以直接被Ca2+ 激活，在LTP的诱导中起作用;另一方面具有自身磷酸化的功能，对LTP的维持起作用。其中CaMKll、PKC与LTP，的诱导和早期维持有关，PKA与LTP的维持有关。 此外，有关LTP / LTD发生机制的“受体循环”假说近年受到重视。该假说认为，AMPA 受体实际上是处于一种不停的循环流动过程中，它们可以被以“胞吐”形式插人到突触后致密区（PSD），也可被以“胞吞”形式从PSD区移除，进人胞内储存于内涵体，进人循环通路。LTP的形成与AMPA受体的插人有关，而LTD则与AMpA受体的内陷/移除有关。有证据表明，突触前条件刺激可以改变AMPA受体在突触后膜上的分布密度，胞吐和胞吞抑制剂可分别阻断LTP 和LTD的产生。 二、突触可塑性与学习记忆 突触传递的长时程增强(LTP)一直被认为是学习记忆的神经基础之一，是突触可塑性的
神经元及突触特异标记物汇总
相关疾病： ?唾液腺肿瘤 ?脑损伤 把最近看过的神经生物学研究中的常用标志物作一总结，与大家分享 每一类列举了常用标志物，有的给出了解释和用途。 神经元轴突标志物 Tau：Neuron Type of MAP; helps maintain structure of the axon ---------------------------------------------------------------------------- 神经元树突标志物Drebrin、MAP、SAP102 微管相关蛋白Microtubule-associated protein-2(MAP-2)：Neuron Dendrite-specific MAP; protein found specifically in dendritic branching of neuron 是组成神经元细胞骨架的重要组成成分，包括：MAP5、MAP1.2和MAP1三种不同类型。在神经系统发育、形成和再生过程的不同时期扮演着重要的角色。其中MAP5为早期微观相关蛋白，在胚胎期和新生动物大脑中有较高表达，并随大脑的逐渐成熟而退化，对神经元突起的生长具有重要的引导作用。MAP2包括三种亚型：MAP2a、MAP2b和MAP2c。其中MAP2b和MAP2c 出现较早。随着年龄的增长MAP2被组织蛋白酶D所降解，在不同类型的神经元中表达量存在差异。 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 神经元早期标志物Tubulin、b-4 tubulin ：Neuron Important structural protein for neuron; identifies differentiated neuron Nervous System微管蛋白为球形分子, 分为两种类型:a微管蛋白(a-tubulin)和β微管蛋白(β-tubulin), 这两种微管蛋白具有相似的三维结构, 能够紧密地结合成二聚体, 作为微管组装的亚基，能够聚合并且参与细胞分裂。a和β微管蛋白各有一个GTP结合位点, 位于a亚基上的GTP结合位点, 是不可逆的结合位点，结合上去的GTP不能被水解，也不能被GDP替换。位于β亚基上的GTP结合位点结合GTP后能够被水解成GDP，所以这个位点又称为可交换的位点(exchangeable site,E位点)。β-III Tubulin又名tubulin β-4，是原始神经上皮中所表达的最早的神经元标志物之一。其作为神经元特有标志物，被广泛应用于神经生物学研究。 Noggin：Neuron A neuron-specific gene expressed during the development of neurons Neurosphere Embryoid body (E：ES Cluster of primitive neural cells in culture of differentiating ES cells; indicates presence of early neurons and glia ----------------------------------------------------------------------------------------- 星型胶质细胞标志物Astrocyte、S-100、Microglia Markers Glial fibrillary acidic protein (GFAP) ：Astrocyte Protein specifically produced by astrocyte属于三型中间丝蛋白家族成员，在星型胶质细胞中大量特异性表达。在外周神经系统中的卫星细胞和部分雪旺氏细胞中也有少量表达。神经干细胞也会频繁并大量的表达GFAP。 因此，GFAP抗体经常被作为星型胶质细胞的标志物用于神经生物学研究。另外，对于一些来源于星型胶质细胞的脑源性肿瘤，GFAP 的表达量也较高。最近研究表明：在位于肝脏的枯否细胞、镜上皮细胞、唾液腺肿瘤细胞和红细胞中亦有GFAP的表达。 ------------------------------------------------------------------------------------------- 少突胶质细胞标志物 Myelin basic protein (MP：Oligodendrocyte Protein produced by mature oligodendrocytes; located in the myelin sheath surrounding neuronal structures 髓磷脂Myelin/oligodendrocyte specific protein (MOSP)是由中枢神经系统中少突胶质细胞和外周神经系统中雪旺氏细胞产生特殊蛋白质。是形成髓鞘的主要成分，对于引导神经冲动的传递起着致关重要的作用。多年来，关于髓鞘的形成机理和与其相关的一些先天性疾病的发病机制一直是众多科学家关注的重点。如：多重硬化症和脑白质营养不良等，都与神经系统的去髓鞘化相关。 O4：Oligodendrocyte Cell-surface marker on immature, developing oligodendrocyte O1：Oligodendrocyte Cell-surface marker that characterizes mature oligodendrocyte ----------------------------------------------------------------------------------- 细胞周期抗凋亡蛋白/ 存活素CNPase、OSP、Survivin Survivin：是细胞循环周期中G2/M期表达的一种抗凋亡蛋白。在有丝分裂初期，Survivin与微管之间相互作用，参与调节纺锤体的动态
2.1 兴奋在神经元之间的传递
2.1 通过神经系统的调节 III 兴奋在神经元之间的传递：P18 - P19 1.突触：一个神经元轴突末梢的 与其他神经元的、等 相接触形成的结构; 包括、、 。 2.突触的常见类型： 1） 2） 3.传递过程 1）兴奋的传导过程： 轴突末梢突触小体 突触小泡移向与之融合， 释放出 神经递质与上的特异性结合 引起一个神经元的。 2）传递特点： A 单向性：由于神经递质只存在于的中，只能由释放，然后作用 于上，因此神经元之间兴奋的传递只能是方向的。 b突触延搁（0.5ms） *神经递质发挥作用后,即被酶分解或被转移. 4.信号转换：信号信号信号 5.巩固练习：历年小高考题目专练 2017-23.右图为突触结构的示意图，其中结构Q的名称是 A.突触前膜 B.突触间隙 C.突触后膜 D.突触小体 2016-25.右图为反射弧的示意图，有关叙述正确的是 A. ①代表效应器 B. ②代表神经中枢 C. ③中突触处兴奋传递方向是双向的 D. ④未兴奋时，膜两侧电位呈外正内负
2015-38.（6分）图1为反射弧模式图，其中①-⑤表示反射弧的五个组成部分；图2为图1中甲处突触结构示意图，其中a-d表示相应结构或物质。请据图回答： （1）图1中结构①为感受器，结构②的名称 为， 结构（填序号）表示效应器。 （2）图2中结构a的名称为。 （3）如果给结构①施加一次短暂有效刺激， 兴奋在甲处的传递是（填“单” 或“双”）向的，在结构④上的传导 是（填“单”或“双”）向的。 （4）已知箭毒能与图2中物质c牢固结合，从而导致物质b不能和物质c发生作用。若先用箭毒处理结构③，再给结构①施加一次短暂有效刺激，那么施加刺激前后结构d内外电位情况分别是 。 2014-24．下列关于兴奋在神经纤维上传导的叙述，正确的是 A．静息状态时膜两侧电位为外负内正B．兴奋部位的膜两侧电位为外正内负 C．兴奋在神经纤维上以化学信号形式传导D．兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流 2014-25．反射弧是反射的结构基础，下图为人体反射弧结构示意图，其中表示神经中枢的是 A．① B．③ C．④ D．⑤ 2013-25．兴奋在神经元之间是通过突触进行传递的。下列叙述正确的是 A．突触由突触前膜和突触后膜组成B．兴奋以电信号的形式通过突触间隙 C．神经递质由突触后膜释放D．兴奋在神经元之间的传递是单向的 2012-38．（6分）下图是某反射弧的组成示意图，其中①~⑤表示相关结构。请据图回答： （1）在反射弧的组成中，结构③的名称为，结构（填数字序号）表示感受器。（2）兴奋在神经元之间的传递是（填“单”或“双”）向的。 （3）在C处施加一次短暂的有效刺激，该处膜内先后发生的电位变化情况是。 （4）将电表的两个电极分别插入A、B处神经纤维内，然后在结构④某处施加一次有效刺激，却发现电表指针未发生偏转，那么施加刺激的位置在。
突触可塑性
突触可塑性：多种形式，功能和机制 (紫色代表部分重点内容) 摘要：不论是来自一堂课所学，一件很有压力的事情或者吃下精神药物，这些形成的感觉都会通过修饰神经的活性和组织特殊的神经回路来影响大脑。一次经历形成的神经活性修饰大脑功能的主要机制就是通过修饰突触的传递；也就是说：突触可塑性。这里，我们回顾最近对哺乳动物大脑兴奋性突触的突触可塑性的主要形式的产生机制。我们也提供那些突触可塑性造成的可能促进的和行为上的功能的例子以及海马区域可塑性是如何导致神经精神紊乱的。 关键词: 长时程增强效应，长时程抑制效应，NMDA受体，AMPA受体，海马，成瘾 介绍 哺乳动物大脑的一个比较重要和引人注意的特性就是可塑性：通过一次经历修饰神经回路功能形成的神经活性的容量，从而导致接下来想法，感觉和行为的改变。突触可塑性特指预先存在的突触的突触传递的强度和效能的活性依赖性的修饰，并且一个世纪以来突触可塑性都被认为是大脑将暂时性记忆转变为永久记忆的中心角色。同时突触可塑性也被认为在神经回路的形成中起到重要作用，并且有证据累积表明突触可塑性的损伤和几种著名的神经精神紊乱相关。这样子理顺几种任何脑区的突触可塑性的详细分子机制对于理解正常的和病理的脑功能的许多方面的神经基础都很有意义。 了解突触可塑性的多种功能，就会发现有许多种突触可塑性的形式和机制都被描述过了。通过活动突触传导可以被增强或者抑制，并且这些改变会有一个时间上的延续，从微秒到小时，天或者可能更长的时间。并且，基本上所有的哺乳动物脑的兴奋性突触都同时表现出一系列的不同突触可塑性的形式。这里，我们尽量提供一个全面的关于哺乳动物脑兴奋性突触的突触可塑性的著名形式的机制。简要的回顾突触可塑性的短时程形式后，我们会强调一下近来对细胞机制的理解和长时程增强（LTP）与长时程抑制（LTD）的可能的功能。 短时程突触可塑性： 大量形式的短时程的突触可塑性，持续时间从微秒到几分钟，基本上在所观察的所有简单非脊椎动物到哺乳动物的每个突触都发现了（Zucker and Regehr, 2002）。短时程突触可塑性被认为在下列现象中起主要作用: 感觉输入的短时程适应，行为状态的暂时性改变，短时的记忆形式。大多形式的短时程突触可塑性都是由短暂的活性的爆发引起，从而引起在突触前膜神经终末Ca2+的暂时性累积。这个突触前膜Ca2+的增加会反过来导致神经递质释放可能性（p）的改变——通过直接修饰突触小泡胞吐作用的生化过程。 成对刺激易化和抑制 当两个刺激在比较短的时间内产生，那么第二个刺激的应答与第一个刺激相比可以被增强或者被抑制(Katz and miledi, 1968; Zucker and Regehr, 2002). 成对刺激抑制在短刺激间隔（小于20ms）时，在所有突触都能被普遍观察到，这最有可能是因为电压依赖Na+或者Ca2+通道的失活，或者突触前终末小泡准备释放池的暂时耗竭。许多突触在较长的刺激间
神经网络中的突触可塑性
这是一篇科普文 ——神经网络中的突触可塑性 本文会首先会对神经元网络做简单的介绍，然后介绍下突触及其可塑性，最后讲一下因为突触的可塑性，带来的大脑的可塑性。 神经元网络 神经元这个名词是个耳熟能详的名词，中学生物课本就有讲到，一个神经元主要有三个部分：胞体、树突以及轴突。神经元的胞体跟普通细胞很像，遗传物质、细胞器都跟普通体细胞没太大区别，主要的区别就在于神经元拥有突触。突触的作用是连接不同的神经元以及传递它们之间的信号的，突触分为树突和轴突，关于突触具体的介绍将在下面展开，现在先来介绍下神经元网络。 什么是网络呢？讲个简单的例子，二维晶格网络就是个规则网络，比如，在纸上画个5×5的点阵，这些点就称为网络的节点，然后用横线和竖线将这些点连起来，点与点之间的连线就是网络的边，这就是一个简单的网络。羽毛球拍的线也可以理解为一个晶格网络，把横线跟竖线的交点当作是一个节点。再引入一个概念，每个节点的连边数（也就是跟几个其他节点相连）叫做节点的度，那就可以知道，对于（非周期）二维晶格网络，中间节点的度为4，在边上的节点度为3，而四个角上的节点度为2。 但是，神经元网络并不是一个规则的网络，更不是一个晶格网络，而是一个复杂网络。复杂网络是指具有一定特征的网络，比如，小世界性、无标度以及一些比较复杂的特征，一个复杂网络具有其中几个或全部的特
征。小世界性是指，可以通过很短的距离从任何一个节点到另一个节点，这边距离指的是需要通过连边数，比如，甲直接跟乙相连，那么距离为1，而甲不跟丙相连，但是丙跟乙相连，那么甲通过乙与丙相连距离就是2。有一个很有名的理论讲的就是这个特性——通过6个人，你可以认识世界上任何一个人。无标度指的是，大部分的节点连接的节点数很少，也就是度很小，只有少部分的节点拥有大量的连边。 上面提到的理论中，如果把人当成网络中节点，相互之间认识（这个关系）当成两个点的连边，那么人际关系也是一个复杂网络。我们一直在使用的互联网也是一个复杂网络，把一个网页当中是一个节点，该网页当中有跳转到其他网页的链接当作连边，那么个别有名的网页，如百度首页，会有大量的网页指向它，但是绝大部分的网页是没有其他网页有指向它的链接的。这体现了网络的无标度特性。 人体的神经元网络就是一个复杂网络，而且还是一个庞大的复杂网络。人体的神经元数量达到了千亿的量级，平均连接度数万，意味着平均而言，每个神经元与其他好几万的神经元相连！不过，通常在做数值模拟的时候，不会用到那么大量的神经元，目前计算机的计算能力还不足以支持这个量级的计算。 神经元网络是个可以进化的网络，这属于复杂网络的一个特征，即神经元之间的连边（突触）是会改变的。在人脑中，神经元是以神经核的形式存在的，这些神经核就是大量的神经元胞体和树突聚集在一起形成的，在解剖上，因为颜色较暗，因此这部分被称为灰质。与灰质相对应的是白质，白质颜色较浅，功能相似的神经核集合形成核团，白质就是由连接这
视网膜神经元及其突触组构
视网膜神经元及其突触组构 视网膜神经元及其突触组构2010-08-04 21：00视网膜是视觉系统处于外 周的一部分，在视觉信号的产生和视觉信息的加工、处理中起重要的作用。本 章将介绍视网膜的细胞和突触组构，光感受器中的视觉换能，视网膜神经元的 电活动以及信号传递机制。 一、视网膜的基本结构 视网膜是紧贴眼球后内壁的膜状结构，厚度约为200~300μm。脊椎动物视 网膜神经细胞组构的基本模式是相似的。图1-3是人视网膜的垂直切片的显微 照片。各类细胞显示清楚的分层，排列有序，这是视网膜细胞组构的显著特点。需要首先指出的是，视网膜中惟一对光敏感的细胞(光感受器)处于其靠近脉络 膜的一侧，而其信号输出神经元--神经节细胞则在其靠近玻璃体一侧。这就是说，光在经过眼球的光学介质(角膜、晶状体、玻璃体)后要通过其他各层神经 细胞，才最后到达光感受器。这种倒转的视网膜是所有脊椎动物的共同特点， 概莫能外。这是因为视网膜系从神经外胚层发育而来：在发育过程中，外胚层 内陷，其内侧面分化为神经节细胞等，而外侧面分化为光感受器等。由于神经 细胞的透明度很高，对外界物体在光感受器上成像的清晰度并没有明显的影响。与其位置相应，视网膜的光感受器侧由脉络膜提供营养，而其神经节细胞侧由 视网膜中央动脉供血。 视网膜紧邻脉络膜的是色素上皮层，其细胞包围着其下的光感受器含光敏 色素(视色素)的外段部分，在视色素受光照后的复生中起重要作用。光感受器 的胞体形成外核层。在内核层有三类主要的神经元的胞体，即水平细胞的胞体 在其外缘，双极细胞的胞体在其中部，而无长突细胞的胞体则排列于其内缘。 神经节细胞层主要为神经节细胞的胞体以及部分移位的无长突细胞。神经节细 胞的轴突，即视神经纤维，集合于视网膜的最近端。在外核层和内核层之间， 是光感受器与水平细胞和双极细胞形成突触的部位-外丛状层，而在内核层和神经节细胞层之间，是双极细胞、无长突细胞、神经节细胞形成突触的部位-内丛状层。关于视网膜的突触组构，将在后详述。
神经元的突触可塑性与学习和记忆.
ＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ综述与专论 生物化学与生物物理进展 ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９ ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎ 神经元的突触可塑性与学习和记忆 陈 燕＊ （中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１） 摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动 物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词
ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制 学科分类号Ｑ４２ 在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰， 以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一． 虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物
突触再可塑性____秦雯
◇ 综述与讲座 ◇ 中国临床药理学与治疗学 中国药理学会主办ＣＮ ３４－１２０６／Ｒ，ＩＳＳＮ １００９－２５０１ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｊｃｐ ｔ．ｃｏｍ２０１４Ｎｏｖ；１９（１１）：１ ２８８－１２９３２０１４－０４－０２收稿 ２０１４－０８－ １９修回国家自然科学基金（３１２７１１５５；３１３００９２２ ）秦雯，女，硕士研究生，研究方向：神经细胞电生理学和药理学。 Ｔｅｌ：１８２９７５３２７６０ Ｅ－ｍａｉｌ：ｖｉｃｋｙ＿８７０７０８＠１２６．ｃｏｍ汪萌芽，通信作者，男，教授，博士，硕士生导师，研究方向：细胞电生理学。 Ｔｅｌ：０５５３－３９３２２７６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｍｙ ＠ｗｎｍｃ．ｅｄｕ．ｃｎ突触再可塑性在脊髓损伤恢复中的作用 秦雯， 张艳，汪萌芽皖南医学院细胞电生理研究室，芜湖２４１００２， 安徽摘要 突触可塑性是用来描述突触传递效能的一种活动依赖性变化，其长时程改变可分为长时程增强（ＬＴＰ）和长时程抑制（ＬＴＤ）。再可塑性是突触可塑性的一种高阶形式，即通过前呈刺激活动依赖性调节ＬＴＰ或ＬＴＤ的诱导或表达。关于脊髓突触可塑性及其在脊髓损伤中的作用，国内外已有较多研究报道，近年来脊髓突触再可塑性的机制研究及其对脊髓损伤恢复的影响逐渐成为热点。本文主要对突触再可塑性及其在脊髓损伤恢复中的作用研究进行综述。 关键词 脊髓损伤；突触可塑性；再可塑性中图分类号：Ｒ７４４文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－２５０１（２０１４）１１－１２８８－ ０６１ 脊髓的突触可塑性与再可塑性 脊髓具有突触可塑性（ｓｙｎａｐｔｉｃ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ），其作用之一表现为个体学习获得并维持运动技能，再可塑性（ｍｅｔａｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）是突触可塑性的高阶形式，是对突触可塑性的调节。脊髓损伤后，其突触可塑性和再可塑性在损伤的恢复中极为重要。 １． １ 突触可塑性的概念 突触可塑性，包括长时程增强（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｐ ｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ），是中枢神经系统适应性调节的一种普遍现象，Ｌ ＴＰ最初由Ｂ ｌｉｓｓ等在海马的齿状回上发现［２］ ，并被认为是学习记忆的神经机制之一［ ３］ 。脊髓作为伤害性信息处理的初级中枢和运动控制的最后公路，其活动也具有突触可塑性现象。研究表明，脊髓背角 ＬＴＰ被认为是痛觉敏化的细胞机制［４］ ，Ａδ和Ｃ 纤维不仅传递伤害性信息至脊髓背角浅层，α运 动神经元（ｍｏｔｏｎｅｕｒｏｎｓ，ＭＮｓ）也接受Ａδ和Ｃ纤 维的多突触传入而介导伤害性屈肌反射［ ５］ ，从而参与脊髓的运动调节。另外，脊髓腹角运动环路 也存在活动依赖性的突触可塑性现象［ ６］，强直刺激同侧及对侧腹外侧索，均可在脊髓腹角ＭＮｓ 诱导出ＬＴＰ［７］ 。脊髓内神经元网络对ＭＮｓ活动的调控，可通过脊髓内的中枢模式发生器（ｃｅｎｔｒａｌｐａｔｔｅｒｎ ｇ ｅｎｅｒａｔｏｒ，ＣＰＧ）实现，脊髓运动环路在失去感觉输入后肢体仍可产生节律性运动［ ８－ ９］。另外，脊髓运动环路的可塑性还包括简单的习惯化 和敏感化、巴甫洛夫条件反射［１０］ 和工具性学习能力［ １１］ 。以上提示脊髓腹角同样存在活动依赖性的可塑性和记忆痕迹，脊髓具有运动技能的学习 和记忆能力［ １２］ 。脊髓这种内在可塑性对脊髓损伤后的运动恢复非常重要［ １３］ 。１．２ 突触再可塑性的概念 再可塑性是突触可 塑性的高阶形式，是突触可塑性的活动依赖性调节。它的主要特征是在某一时间点给予前呈刺激（如神经活动的电刺激、药理学激活特异性神经递质受体或者引起神经活动的行为学事件等）使神经元功能发生改变，且这种改变在前呈刺激终止后仍然存在，之后再给予可塑性诱导事件如低频刺激（ＬＦＳ）、高频刺激（ＨＦ Ｓ）或者学习，这种前呈刺激对可塑性诱导或表达的调节即再可塑性［ １４］ 。突触再可塑性包括由Ｎ－甲基－Ｄ－天冬氨酸受体 · ８８２１·
长时程增强效应与突触可塑性
长时程增强效应与突触可塑性 海马三突触回路中的LTP成为80年代神经生理学的热门研究课题，似乎找到了海马记忆功能的细胞生理学证据。特别是经典条件反射性LTP现象或习得性LTP现象的研究，更表明它与学习记忆过程的密切关系。以离体脑片的LTP为模型，在80年代深入研究其分子神经生物学机制，又发现LTP形成的生物化学基础：条件刺激引起突触前末梢释放谷氨酸，在突触后膜上谷氨酸与NMDA受体结合，使钙离子通道门开放，钙离子流入突触后细胞膜内。非条件刺激引起突触后膜的去极化，并清除钙离子通道口上的镁离子，使钙离子通道畅通无阻。所以，条件刺激与非条件刺激的结合，能最有效地使大量钙离子流入细胞内，发挥第二信使的作用。这种发现支持了LTP，及其生化机制不仅可作为学习过程，而且可以作为记忆过程的神经生物学基础。然而，对LTP现象广泛地比较研究，却发现许多不支持其作为学习记忆唯一基础的科学事实。 首先，LTP并不是海马三突触回路所特有的细胞生理现象，在海马以外的许多神经标本，甚至非神经的可兴奋组织标本（心肌细胞），于特定条件下均可引出LTP现象。 其次，在小脑等结构中，还发现与LTP相反的生理效应，即长时程抑制效应(LTD)。恰恰是在小脑结构中发现其为快速运动性经典条件-反射形成的基础。因此，如果把LTP看成是学习记忆的基础，那么，LTD也应同等对待。 第三，除了LTP和LTD以外，又发现了另外两种突触生理现象。在称之为输入输出转换效应(ITTO)基础上，形成的长时程增强或抑制，即ITTO-LTP或ITTO-LTD。LTP或LTD主要影响突触后电位的变化，造成长时程增强的兴奋性突触后电位(EP-SP)或抑制性突触后电位(IPSP)总和效应，出现明显的场电位，从而改变着突触的兴奋承平。与场电位幅值的长时程增强效应不同，ITTO-LTP或ITTO-LTD则影响着突触后神经元的兴奋后电位（后兴奋电位和后超级化电位）。因此，ITTO的长时程效应改变着 细胞单位发放频率。 从上述3个方面，我们可以明确地说，LTP并不是海马记忆机制的特异性细胞生理学基础。LTP仅仅是突触可塑性的一种细胞生理学表现形式。LTD，ITTO-LTP，ITTO-LTD联想性LTP或LTD也是突触可塑性的细胞生理学表现形式。 因此，突触可塑性的变化才是记忆的细胞生理学基础。突触可塑性变化可以发生在各种
神经元-突触
神经元-突触
神经元突触 1.突触的基本结构 在电镜下观察到，突触部位有两层膜，分别称为突触前膜和突触后膜，两膜之间为突触间隙。所以，一个突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分构成。前膜和后膜的厚度一般只7nm左右，间隙为20nm左右。在靠近前膜的轴浆内含有线粒体和突触小泡，小泡的直径为30～60nm，其中含有化学递质。如图2-50所示，突触前神经元末端膨大形成突触小体（synaptic knob），其轴浆内含有大量的线粒体和突触小泡（synaptic vesicle）还有负责轴浆运输的微管和微丝。突触小泡中所含递质类型和形态的不同，可以分为三类：小儿清亮的 小泡，内含乙酰胆碱或氨基酸类递质；小儿具有致密中心的小泡，内含儿茶酚胺类递质；大而具有致密中心的小泡，内含神经肽类物质。从图中也可以看出，在突触前膜内侧存在类似栅栏的结构，这是突触小泡排放神经递质的位置，又称为活性区（active zone）。突触间隙的宽度为30~40 nm，其中充满了细胞外液以及一些蛋白基质。突触后膜也有增厚的现象，这是由于一些受体蛋白聚集在膜下方，形成突触后致密区（postsynaptic density），另外后膜上还存在一些能够分解递质的酶类。
1)单向传递 突触传递只能由突触前神经元沿轴突传给突触后神经元，不可逆向传递。因为只有突触前膜才能释放递质。因此兴奋只能由传入神经元经中间神经元，然后再由传出神经元传出，使整个神经系统活动有规律进行。 2)总和作用 突触前神经元传来一次冲动及其引起递质释放的量，一般不足以使突触后膜神经元产生动作电位。只有当一个突触前神经元末梢连续传来一系列冲动，或许多突触前神经元末梢同时传来一排冲动，释放的化学递质积累到一定的量，才能激发突触后神经元产生动作电位。这种现象称为总和作用。抑制性突触后电位也可以进行总和。 3)突触延搁 神经冲动由突触前末梢传递给突触后神经元，必须经历：化学递质的释放、扩散及其作用于后膜引起EPSP，总和后才使突触后神经元产生动作电位，这种传递需较长时间的特性即为突触延搁。据测定，冲动通过一个突触的时间约0.3～0.5ms. 4)兴奋节律的改变 在一个反射活动中，如果同时分别记录背根传入神经和腹根传出神经的冲动频
作业学习记忆与突触可塑性关系
突触可塑性与学习记忆的关系 （焦文丽41008197 陕西师范大学生命科学学院生物科学专业生科四班）摘要：本文通过对突触可塑性的概念、突触可塑性的机制、突触可塑性的心理应激性及突触研究的最新进展，讨论了突触可塑性与学习记忆的关系。从而得出突触可塑性与学习和记忆有密切关系。 关键词：突触突触可塑性学习记忆 导言 突触是神经元与神经元之间结构和功能的接触点，是神经信息传递的关键部位，突触结构和功能的完整对于保证神经元获得信息并顺利进行信息传递、加工、存储是非常重要的[1].在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系，形成神经回路。中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为神经递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（AMPA和NMDA两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元。谷氨酸与AMPA受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放。NMDA受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变为突触后神经元内Ca2+信号，启动一系列生化级联反应，导致突触可塑性的变化。在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区，它含有几百种蛋白质。这种复杂而精巧的刺突结构，是接受突触前信号并进行生化加工的独立单元。树突棘能对接受的大量计算进行神经计算和整合，并根据刺激的方式作出反应，使突触的结构和功能发生相应的变化，即形成突触的可塑性。根据突触可塑性的功能变化性质的不同，它可分为长时程增强（LTP）和长时程（LTD）抑制，它们均能选择性的修饰行驶功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能储存大量信息，被认为是学习和记忆的基础[2]。 1突触可塑性与学习记忆 突触可塑性反应了行为的可塑性，与学习记忆密切相关。一氧化氮（NO）、神经生长相关蛋白、神经细胞粘附因子和生长抑素对突触可塑性具有重要意义。NO介导了兴奋性神经传导，对海马、小脑等神经元上突触可塑性和神经网络的构建产生重要影响，因而与学习记忆关系密切。GAP-43在神经发育和再生过程中呈现高表达，被作为突触生长的标志物。能促进轴突生长，对长时记忆的保持具有重要影响，同时，GAP-43对其具有调节作用。SOM在神经中枢中具有神经
突触可塑性
从神经元水平、递质水平、受体水平、信号转导水平、突触后电位的整合、突触调制水平论突触的整合作用。 答：1，神经元水平神经元的轴突-胞体、轴突-轴突、轴突-树突等之间都可以形成突触联系。神经元与神经元之间可形成串联、交互、混合型突触。串联型突触是前一个神经元与下一个神经元串联式连接，信息从第一个神经元传递到下一个神经元并进行信息整合，然后逐级传递，形成局部回路，对信息形成空间对比。交互型突触是前一个神经元的突起分别投射到其他神经元上，形成微回路，完成精确、关键性信息处理与整合。混合型突触比较复杂，神经元错综复杂的通过突触连接在一起，可形成局部回路对上一级神经元进行正反馈或负反馈对信息进行整合。 2，递质水平轴突末梢可释放兴奋性递质或抑制性递质，分别产生不同的效应。动作电位到来时，Ca2+内流→Ca2+-CaM→CaM K II→synapsin I磷酸化→actin、fodrin与synaptin I亲合力↓→解除制约，囊泡导入活性区，囊泡与突触前膜融合，将递质释放到突触间隙。如果释放的兴奋性递质，将会产生兴奋性突触后电位。如果释放的抑制性递质，将会产生抑制性突触后电位。与递质门控离子通道有关的递质有：Glu，Gly，GABA A，Ach（烟碱型）。与G蛋白偶联的神经递质：Ach（毒蕈碱型），GABA B，5-HT，DA，NE，内啡肽，大麻酚，Glu（mGluR1-7）。举个例子，如果GABA能神经元和DA能神经元之间形成突触，GABA 能神经元上存在μ型受体，当它受到相应的激动剂结合后，可以抑制GABA能神经元，进而减少GABA的释放，解除对DA能神经元的紧张
性抑制，使NAc区的DA含量升高。还有内源性大麻素eCB-LTD的形成：Glu递质的释放激活突触后膜上的代谢型谷氨酸受体而导致突触后的内源性大麻素释放量增加，释放的内源性大麻素能够作用于突触前膜上的CB1受体，进而使得Glu的释放长时间减少。这都说明了一种神经元释放的递质会影响另一神经元递质的释放。从而说明了突触在递质水平上的整合作用。 3，受体水平受体有离子通道受体、G蛋白偶联受体。递质作用于受体后，会产生相应的生物学效应，如离子通道的开放，基因的表达等等。离子通道有Na+通道、Ca2+通道、Cl-通道、K+通道等，Na+通道的激活会引起Na+内流，膜去极化，Cl-通道激活会引起Cl-内流，膜超极化。当受体存在于突触前膜上时，递质跟受体结合后，会影响递质的释放。G蛋白偶联受体分Gs和Gi受体，分别产生相反的生物学效应。例如，中枢神经系统的DA受体可分为D1样受体和D2样受体两种亚型，D1样受体包括D1、D5受体亚型，都与活化型G蛋白偶联；而D2样受体包括D2、D3、D4受体亚型，都与抑制型G蛋白偶联，还能开放K+通道。因此，在受体水平上，不同类型的受体能够介导不同的生物学效应，从而对信息进行整合。 4，信号转导水平如多巴胺受体，分为D1样和D2样受体，分别跟Gs和Gi相偶联，当DA与D1样受体结合后，G蛋白会激活效应器酶AC，使胞内cAMP升高，然后作用于PKA，磷酸化下游蛋白，调控基因的表达，如果激活的是酪氨酸羟化酶，则会产生更多的DA来作用于DA1受体。而DA与D2样受体结合后，与D1样受体产生相反的生