破解50年科學謎題：中國納米攝像技術捕捉神經(jīng)元“親吻”瞬間

借助革命性成像技術，中國科學家首次捕捉到神經(jīng)元之間"親吻"的瞬間。這個毫秒級的微小事件，正是大腦傳遞信號的核心機制。這項突破性研究終結了數(shù)十年來關于突觸囊泡如何釋放神經(jīng)遞質的科學爭論。

中國科學技術大學和中國科學院深圳先進技術研究院的科研團隊，研發(fā)出全球首臺能定格納米級生命活動的攝像設備。這項發(fā)表于《科學》雜志的研究成果，標志著神經(jīng)科學成像領域的重大飛躍。

捕捉無形瞬間的15年攻關

人類大腦依賴數(shù)百億神經(jīng)元間高效精確的通信，這種通信通過突觸囊泡實現(xiàn)。這些微觀囊泡負責存儲和釋放神經(jīng)遞質。過去50余年間，科學界一直在爭論：這些囊泡是與細胞膜完全融合，還是以"親吻后分離"的方式短暫接觸后撤離？

據(jù)報道，由于該過程發(fā)生在納米尺度和毫秒之間，傳統(tǒng)顯微鏡幾乎無法捕捉。為攻克此難題，中科大團隊歷時15年研發(fā)出具有空前時空精度的冷凍電鏡平臺，最終建成的時間分辨細胞冷凍電子斷層掃描系統(tǒng)，能以毫秒間隔和納米分辨率實時觀測突觸囊泡胞吐全過程。

"親吻-收縮-逃離"新模型

研究人員結合光遺傳刺激技術與高速驟凍技術，對大鼠海馬體突觸進行觀測，捕獲超過1000張斷層掃描圖像。這些在神經(jīng)元激活后0-300毫秒間定格圖像，揭示出統(tǒng)一兩種對立理論的新機制：激活后4毫秒內，囊泡形成約4納米寬的融合孔（"親吻"階段）；隨后進入表面收縮至一半的"收縮"階段；至70毫秒時，大部分囊泡通過"逃離"路徑回收，少數(shù)則完全融入突觸前膜。

《科學》雜志總結指出，該研究提出了統(tǒng)一的"親吻-收縮-逃離"突觸傳遞模型，證明神經(jīng)元通信既非完全瞬時也非徹底不可逆，而是兼顧速度與效率的混合過程。

彌合爭議開拓新域

《科學》雜志副主編斯特拉·赫特利指出，該機制"統(tǒng)一了相互競爭的神經(jīng)遞質釋放模型，闡明了突觸效率與可靠性的基礎"。中科大在聲明中表示，這項成果"為深化理解神經(jīng)信息處理及相關腦功能與疾病機制提供了新視角"。校方同時強調，該成像平臺還可用于研究病毒入侵、細胞分泌等快速細胞內過程。

通過捕捉大腦中最瞬息的通信場景，研究人員不僅終結了持續(xù)半個世紀的科學爭論，并為以前所未有的細節(jié)探索生命的細胞機制打開了大門。

如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！