2017年10月30日到31日,“突触、环路和行为”神经科学国际研讨会在清华大学郑裕彤讲堂举行。整个会议包括环路组装(Circuit Assembly)、突触可塑性(Synaptic Plasticity)、环路和行为(Circuits & Behavior)和系统和行为(System & Behavior)等四个环节以及一个主题演讲。
一,主题演讲 (Keynote Speech)
2017年10月31日的上午,来自美国Brandies University的Gina Turrigiano教授作了题为“Gating of Firing Rate Homeostasis by Sleep/Wake States”的主题演讲。
图为Dr. Gina Turrigiano
Turrigiano教授主要研究突触可塑性的内稳态机制以及这些机制在大脑皮层发育和行使功能时的作用。她实验室的系统研究证明了神经元存在自我调节机制来维持自身的稳定性,而不至于过度兴奋或者过度抑制而引起癫痫和自闭症等疾病。因此,Turrigiano教授获得多项大奖,并入选美国科学艺术研究院院士和美国国家科学院院士。在此次报告中,她通过提出一系列的科学问题逐步介绍了她的研究成果。我们人类都需要睡眠,那么睡眠究竟带给我们什么好处?
她介绍了科学界目前针对这个问题的两大假说:一个假说认为睡眠的好处是可以巩固记忆,另一个假说则认为睡眠是为了调节神经元的内稳态。她首先提出Synaptic scaling的概念。Synaptic scaling是发生在突触后的一种内稳态可塑性机制,是神经元自身自动调控的,并且依赖于转录调控。Turrigiano教授分别给出了体外和在体研究证据表明神经元确实具有一个内稳态的初始设定点,并决定了神经元内在的发放动作电位的频率。接着,她又提出了如下问题:这些内稳态的初始设定点是否会受到睡眠/觉醒的影响?之前突触内稳态假说认为,神经元放电频率会在觉醒时增加,而在睡眠时恢复到基准值。根据这一假说,神经元放电频率回复到内稳态只有在睡眠时可以观察到。
Turrigiano教授发现长时间的单眼剥夺首先会抑制V1神经元的发放,但是即使在持续单眼剥夺的情况下神经元的发放频率也会逐渐的回复到基准值。这表明神经元在生理状态下会自发地回到内稳态。她进一步发现发放频率内稳态确实会受到睡眠/觉醒状态的调控,但这种调控刚好与突触内稳态假说相反。睡眠并不促进发放频率内稳态的恢复,反而会起抑制作用,因此提出觉醒状态才使神经元内稳态可塑性得以恢复。这些发现提供了一个新的潜在神经活动调控机制:记忆巩固或者其它睡眠依赖的生理过程可能会容易受到神经系统内稳态可塑性机制的干扰。
未完待续
记录整理:张煦晨,雷博,李乾
审稿:章晓辉
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