惠泽配资科学家实现毫秒级纳米成像破解神经突触传递核心机制

惠泽配资科学家实现毫秒级纳米成像破解神经突触传递核心机制 | 科技前线

日前，中国科学技术大学团队等在神经科学领域取得突破。团队基于自主研发的毫秒级时间分辨冷冻电镜技术，成功捕捉到突触囊泡释放与快速回收的完整动态过程，并提出全新“亲吻-收缩-逃逸/融合”模型，解决了神经科学领域长达半个世纪的关键争议。这一成果揭示了大脑高效传递信息的“微观密码”，为相关脑疾病机理研究提供了新视角。

时间分辨冷冻电镜技术解析突触囊泡释放与回收动态过程

新方法解决时空困境

大脑功能的实现，依赖于数千亿个神经元之间高效、精准的突触传递。突触囊泡作为神经递质的载体，其释放机制是神经科学领域的重要问题。

此前，科学界围绕囊泡释放机制，提出了“全融合”与“亲吻-逃逸”两种对立模型。但由于囊泡释放过程发生在毫秒时间尺度、结构变化处于纳米空间尺度，传统技术难以捕捉其瞬时动态，导致神经科学研究长期陷入困局。

为攻克这一难题，团队开发出具有毫秒时间分辨的原位冷冻电镜技术，创新性地将光遗传学刺激与投入式快速冷冻方法结合，实现了对神经元突触传递过程的毫秒级“动态定格”。

定格关键瞬间

实验中，团队在神经元中表达光敏蛋白，通过激光精准激发动作电位，触发突触囊泡释放。此后，载有样品的电镜载网，在设定时间快速落入冷冻剂，将细胞瞬间固定。

通过精确控制光照与冷冻的时间间隔，团队在4毫秒到300毫秒之间的时间释放样品，捕获了囊泡不同阶段的结构快照。

团队基于上千套高分辨率三维结构数据的系统分析，发现囊泡释放与快速回收可分为三阶段动态过程：囊泡与突触前膜形成纳米级融合孔（“亲吻”），随后迅速收缩为表面积减半的小囊泡（“收缩”），最终大部分囊泡以“逃逸”方式回收，少数发生“全融合”。这个中间收缩是一个关键，为神经突触实现高效、高保真信号传递奠定了结构基础。