事实如此浪漫

今天的诺贝尔奖得主没有回答的一个大问题

突触
突触通过在上面

今天早些时候三位美国研究人员因对囊泡的研究而分享了诺贝尔生理学或医学奖这是一种特殊的结构,能够将各种分子运送到生物细胞周围,并且是这些细胞功能的基础。他们的发现为我们理解生命信息提供了一些关键的背景信息,这些信息将填满教科书几十年——尽管他们缺乏其他一些获得诺贝尔奖的前沿研究成果,比如去年获得诺贝尔奖的发现——常规细胞可以被重新编程成干细胞。可以说,最吸引人的研究来自新获奖者Thomas Südhof,他展示了囊泡如何帮助神经信号在神经元中快速流动。但这个奖项没有包括的东西可能也同样发人深省。

当Südhof在25年前开始他的研究时,神经科学家们知道,神经元可以通过一种叫做神经递质的分子相互发送信号,这种分子会从一个神经元迅速释放出来,淹没相邻的一个神经元。然而,当时人们对这一过程的机理知之甚少——确切地说,并没有发现一个单独的蛋白质参与其中。诺贝尔基金会描述如下的后续工作

只有当神经细胞向邻近细胞发出信号时,这些囊泡才会释放其内容物。如何以如此精确的方式控制释放?据悉,钙离子参与了这一过程,1990年代Südhof在神经细胞中寻找钙敏感蛋白。他发现了一种分子机制,可以对钙离子的涌入做出反应,并迅速引导邻近的蛋白质将囊泡与神经细胞的外膜结合。囊泡边缘的拉链打开,释放出信号物质。

整个过程非常协调;它可以在不到千分之一秒的时间内完成。

虽然Südhof的研究显示了细胞、机械层面的关键神经功能,但值得注意的是,它没有更全面地描述大脑如何在更大范围内工作。关于更大的神经回路是如何工作的,已经有很多成功的研究,但在我们对外界信息如何在大脑中编码和存储的理解上,确实存在差距。当奥巴马总统宣布雄心勃勃、耗资巨大的“大脑计划”时,神经学家John Donoghue特别评论了这一挑战

大脑中发生的事情就像是数千个神经元之间的对话。所以我们需要的工具是能够同时采集很多很多细胞的能力。你必须把它们捡起来,这样你才能非常清楚地听到每段对话……我们知道的足够多,可以得到粗略的近似。但如果我们真的理解了大脑的语言,大脑的代码,我们就有可能重现你用自己的手臂所做的一切。

Thomas Südhof通过将一个复杂的系统分解成几个部分来分析它,这是科学方法的一个核心步骤,他的研究成功地阐明了很多关于神经元是如何交流的。但就大脑这一复杂系统而言,事实证明,整体的运作要比部分的运作更难破译。


阿莫斯Zeeberg是鹦鹉螺“数字编辑器。

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