闪烁和冻结揭示了神经连接的动力学

统一突触的结构和功能具有挑战性：研究活组织中的功能，电生理学以毫秒级精度测量电信号，观察纳米水平的精细结构需要固定组织进行电子显微镜检查。IST大学教授彼得乔纳斯(Peter Jonas)和他的团队成员、第一作者卡罗琳娜博尔热斯-默简(Carolina Borges-Merjane)(博士后)和奥莱娜金(Olena Kim)(博士生)开发了一种所谓的“速冻”方法，用于研究哺乳动物大脑切片完整神经回路中突触的结构和功能。

使方法信号期间的结构变化可见。

“闪冻”是指用光的闪烁来刺激神经元，然后立即冷冻组织，使其固定在原来的状态。彼得乔纳斯(Peter Jonas)这样总结挑战：“我们通常在乔纳斯实验室进行不可能的实验，新的研究正好属于这一类。在这里，我们使它突触，用光刺激它，并在几毫秒内将它射进一个小房间，在负196摄氏度和2000巴压力下冻结结构。然后将样品放入液氮槽中，准备用电子显微镜进行分析。

这种设置使得神经科学家可以立即刺激神经元，并冷冻组织进行电子显微镜分析，从而在刺激后立即看到解剖结构的变化。Carolina Borges-Merjane解释说：“这是一种非常动态的研究突触的方法。我们可以先眨眼然后立刻冻结，或者等待毫秒甚至几秒。通过拍摄一些这样的快照，我们可以揭示结构变化的时间进程。发生在突触传递中。”在一系列活组织的平行电生理实验中，研究人员描述了同一类型突触的功能动态。通过整合这些数据集，他们显示了结构变化如何引起观察到的功能。

将功能保留在完整的网络中。

Jonas小组提出的方法是对“闪蒸和冷冻”方案的修改，该方案最初用于研究秀丽隐杆线虫的神经元和分离或隔离的哺乳动物神经元。不同的是：新报道的方法使用了小鼠大脑切片，其中的神经网络在很大程度上保持完整。“通常在脑组织切片中研究神经元的功能，其中的网络保持完整。突触的结构通常在化学固定的样品中进行研究，或者像以前在自由神经元中通过闪蒸和冷冻进行研究。使用我们的方法，我们现在可以使用与用于研究突触功能相同的制剂同时研究结构”，Olena Kim指出。作者还证明了这种方法可以广泛应用于不同的脑区，因此可以用来研究大脑中的各种突触。

在结构和功能上定义的囊泡池几乎相同。

在原理验证实验中，研究人员分析了皮质突触中的囊泡池。这些囊泡含有向邻近神经元传递信号的神经递质。他们发现，一旦使用新的整合方法进行观察和分析，可以发现突触小泡结构定义的“对接”池与功能定义的“易释放池”几乎相同。乔纳斯解释道，“这从未被直接证实过。我们把结果解释为囊泡融合和与质膜融合的意义。”"我们的发现强调了将结构和功能的研究扩展到皮层回路的重要性."

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