神經細胞電壓檢測可能會導致神經系統(tǒng)疾病的新療法

神經元可以適應身體的變化，但除非有致命的傷害，否則它們永遠不會停止工作。然而，神經元保持正常運作和正常運作的信號長期以來一直是個謎。

現(xiàn)在，密蘇里大學(MU)的研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)神經元自身的電信號或電壓可以指示神經元是否正常運作。如果不存在這樣的電壓，科學家們說一切都“不合時宜”。

“我們的身體沒有中央控制系統(tǒng)來告訴單個神經元它們正常運作，因此神經元依靠自己的電信號來跟蹤，”MU學院生物科學教授David Schulz博士說?？茖W。“如果沒有那個電信號，細胞就無法判斷它是否在正確的軌道上，這可能導致最終導致痙攣和癲癇等問題的變化。對于患有多種神經系統(tǒng)疾病(如多發(fā)性硬化，癲癇和脊髓損傷)的人來說，這一發(fā)現(xiàn)可能會影響他們如何治療，以幫助減少或消除這些癥狀。“

MU團隊的研究(“ 膜電壓是影響神經元中相關離子通道表達的直接反饋信號 ”)，出現(xiàn)在當前生物學中，建立在Schulz實驗室先前的研究基礎之上，涉及檢查螃蟹中的神經元。研究人員完全關閉了螃蟹的神經系統(tǒng)，并將神經元從正常的連接，活動和化學環(huán)境中分離出來。然后，他們人為地增強了神經元的現(xiàn)實。

“膜中存在的離子通道的數量和類型決定了每個神經元的電生理功能。在許多物種中，神經元的刻板輸出通常持續(xù)多年，并且離子通道失調可以改變這些特性以引起嚴重的神經障礙。因此，一個基本問題是神經元如何協(xié)調通道表達以在很長的時間尺度內維持它們的發(fā)射模式。一項主要假設聲稱神經元通過將膜電壓與離子通道之間的表達關系聯(lián)系起來的機制來穩(wěn)態(tài)調節(jié)其正在進行的活動，“研究人員寫道。

然而，實驗性地建立這種反饋環(huán)以控制表達關系一直是一個挑戰(zhàn)：旨在測試電壓反饋的操作總是會破壞突觸傳遞和神經調節(jié)的營養(yǎng)信號，除了活動。

此外，神經元活動通常嚴重依賴于這些化學介質，模糊了膜本身的電壓活性對形成確定神經元輸出的通道關系的貢獻。

“為了解決這個問題，我們在甲殼類動物中分離出一個可識別的神經元，然后保持這種神經元沉默或使用長期電壓鉗協(xié)議來人工維持活動。我們發(fā)現(xiàn)生理電壓活動 - 獨立于所有已知形式的突觸和神經調節(jié)反饋 - 維持大多數通道m(xù)RNA關系，而代謝型影響可能起相對較小的作用。因此，維持神經元身份可能需要的離子通道關系至少部分地通過膜電壓的反饋在通道m(xù)RNA的水平上被主動和連續(xù)地調節(jié)。

“我們欺騙了這些孤立的神經元，認為它們通過使用計算機驅動的過程產生正常的電信號來正常運作，”Schulz說。“當我們這樣做的時候，這些細胞幾乎沒有變化，證明細胞認為它是'照常營業(yè)'。” 這就像在等待電源恢復時斷電時提供人工發(fā)電機。“

該研究結果可為未來脊髓損傷，MS和癲癇患者的研究提供信息。雖然脊髓損傷尚未治愈，但研究人員認為，這一發(fā)現(xiàn)可以為醫(yī)生提供一種方法，讓神經元認為身體仍能正常運作。這將允許在損傷后發(fā)生一定程度的正常神經功能，并且受影響的神經可以在損傷之上重新加入健康的神經。

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