突觸可塑性是指突觸調(diào)節(jié)傳遞信號強度的能力，該過程受到突觸前和突觸后結構共同調(diào)控，其中短時程可塑性主要受突觸前神經(jīng)遞質釋放過程調(diào)控。

但由于突觸間隙尺寸小于100 nm，囊泡胞吐速度極快（毫秒級）且釋放神經(jīng)遞質數(shù)目較少，研究人員尚未實現(xiàn)突觸內(nèi)胞吐可塑性的實時原位監(jiān)測，因此短時程可塑性中囊泡胞吐、神經(jīng)遞質釋放的變化趨勢和調(diào)控機制尚不明確。

近日，武漢大學黃衛(wèi)華教授帶領研究團隊使用納米電化學傳感器檢測重復電場刺激下突觸內(nèi)胞吐水平改變，進而研究短時程可塑性中突觸前結構通過調(diào)節(jié)胞吐過程改變突觸強度的機制。該成果以“Nanoelectrochemistry reveals how presynaptic neurons regulate vesiclerelease to sustain synaptic plasticity under repetitive stimuli”為題，發(fā)表于英國皇家化學會期刊Chemical Science上。

錐狀納米電化學傳感器檢測重復刺激下多巴胺能神經(jīng)元突觸間隙內(nèi)胞吐過程，以及突觸前結構調(diào)控短時程可塑性的潛在機制示意圖

該工作發(fā)現(xiàn)重復刺激下胞吐水平呈現(xiàn)早期下降、中期恢復、后期再次下降的特點。其中兩次下降是因為重復刺激導致“準備釋放池”囊泡快速消耗。而在恢復期，突觸前末梢通過加速囊泡循環(huán)過程招募大量囊泡以增加胞吐事件數(shù)、改變胞吐動力學以釋放更多囊泡內(nèi)容物、以及釋放致密核心囊泡等方式維持突觸信號傳遞。通過原位監(jiān)測突觸內(nèi)的胞吐過程，該工作提供了突觸前結構參與調(diào)節(jié)活動依賴短時程可塑性的直接證據(jù)，并為進一步研究突觸可塑性和學習記憶機制提供了新的思路和方向。

論文信息：

https://doi.org/10.1039/D4SC01664E