摘要：我们如何思考，感觉，记住或移动？这完全取决于大脑中化学信号的传播，该信号由称为囊泡的分子容器携带和释放。在一项新研究中，研究人员以前所未有的细节对囊泡周期进行了建模，揭示了有关我们大脑功能方式的新信息。本文描述了一个高级计算模型，该模型考虑了囊泡的复杂相互作用，其细胞环境，活动和相互作用，以预测不同条件下的囊泡行为。...

我们如何思考，感觉，记住或移动？这些过程涉及突触传播，其中使用称为囊泡的分子容器在神经细胞之间传播化学信号。现在，研究人员已经以前所未有的细节成功地对囊泡周期进行了建模，从而揭示了有关我们大脑功能的新信息。

一项共同研究，发表在科学进步在冲绳科学技术研究所（OIST）的研究人员和德国大学医学中心Göttingen（UMG）之间应用了一个独特的计算建模系统，该系统考虑了囊泡的复杂相互作用，其细胞环境，活动，活动和互动的复杂相互作用，以创建囊泡的现实图片，以形成囊泡的现实图片。他们的模型预测了过去无法通过实验测试的突触功能的参数，从而在神经科学研究中开辟了新的途径。

OIST计算神经科学单元兼共同助理的负责人Erik De Schutter教授说：“最近的技术进步使实验科学家能够捕获越来越多的数据。现在的挑战在于整合和解释所有不同类型的数据，以了解大脑的复杂性。” “我们的模型提供了比以前任何其他系统都更好的囊泡周期分子和空间细节。它也可以转移到不同的细胞和场景。这是朝着完整细胞和完整组织模拟的科学攻击的巨大飞跃。”

"We have been working on synapses for over 20 years, but some functional steps were difficult to test experimentally. After several years of fine-tuning experimental and computational work with our Japanese colleagues, we now have a model for testing new hypotheses, especially in the context of neurological diseases," added Professor Silvio Rizzoli, director of the Department for Neuro- and Sensory Physiology at the UMG and also co-author on the study.

什么是突触囊泡周期？

囊泡循环描述了在突触（神经细胞之间的连接）中释放神经递质（化学信号）以传递细胞之间信息的步骤。在回收之前，含有神经递质的囊泡在膜上移动和靠座，准备融合和释放其内容物。该过程是由大脑内的电刺激引起的，并由复杂的信号级联驱动。

根据情况，需要在不同的时间段内释放不同数量的神经递质。为了启用受控和持续的突触传播，在任何给定时间都只能停靠10-20％的囊泡（这些囊泡被称为回收池）。相反，大多数囊泡都在储备池中，固定在集群中。

该过程的许多细节，包括囊泡在储备和回收池之间的移动方式，是众所周知的。

在高刺激频率下囊泡回收的机理

在出版物中，研究人员对海马突触中的囊泡回收过程有了新的启示。借助其模型，他们旨在在实验性观察到的射击频率上确认囊泡的行为，并在较高频率下探索行为。

他们发现，囊泡周期能够以高刺激频率运行，远远超出了自然界中通常发现的速度。他们还能够指出此强大周期背后的一些原因，从而确定了关键蛋白突触素-1和tomosyn-1在调节群集储备池中释放囊泡释放中的作用。

研究人员指出，囊泡周期的效率依赖于分子束缚。通过将一些囊泡物理连接到带有系膜的膜上，可以密切提供囊泡的供应，以进行快速扩展坞和神经递质释放。

这些重要发现使人们可以更深入地了解囊泡回收，这是许多不同疾病的过程。 De Schutter教授解释说：“例如，神经递质的释放在杆菌中受到阻碍或某些肌关系综合征。抑郁症和其他主要神经系统疾病的治疗方法也通常集中在突触传播上。” “随着我们扩展模型，潜在的应用是广泛的，无论是在开发新的治疗剂，以及加深我们对大脑工作原理的基本理解时。”