匹兹堡大学的研究人员发现了神经元跟上向其他神经元反复发送信号的要求的机制。在果蝇和老鼠身上获得的新发现挑战了现有的教条，即释放化学信号多巴胺的神经元如何交流，并且可能对许多与多巴胺有关的疾病(包括精神分裂症，帕金森氏病和成瘾)具有重要意义。
在皮特和哥伦比亚大学进行的这项研究今天在线发表在《神经元》杂志上。
神经元通过将称为多巴胺和谷氨酸等神经递质的化学物质释放到两个神经元之间的称为突触的小空间中来相互交流。在神经元内部，等待释放的神经递质容纳在称为突触小泡的小囊中。
“我们的发现首次证明，神经元可以根据其整体活动来改变释放多巴胺的量。如果这种机制无法正常发挥作用，则可能对健康产生深远影响。”该研究的资深作者Zachary Freyberg医师解释说，他最近加入Pitt担任精神病学和细胞生物学的助理教授。弗赖伯格在哥伦比亚大学期间就开始了这项研究。
当研究人员触发多巴胺神经元放电时，神经元的囊泡开始按预期释放多巴胺。但是随后，团队注意到了一些令人惊讶的事情：在囊泡有空之前，将其他内容装入囊泡。随后的实验表明，这种活性诱导的囊泡负荷是由于囊泡内酸度水平的增加所致。
“我们的发现是完全出乎意料的，”弗雷伯格说。“他们与现有的教条相矛盾，即在任何给定时间将有限量的化学信号加载到囊泡中，并且囊泡的酸度是固定的。”
然后，研究小组证明了酸度的增加是由细胞表面的运输通道驱动的，该通道允许带负电荷的谷氨酸离子流入神经元，从而增加了其酸度。通过基因去除果蝇和小鼠中的转运蛋白，使动物对苯丙胺的反应性降低，苯丙胺是一种通过刺激神经元释放多巴胺而发挥作用的药物。
“在这种情况下，谷氨酸不充当神经递质。相反，它主要起负电荷源的作用，这些囊泡正以一种非常聪明的方式来操纵囊泡的酸度，从而改变其多巴胺含量。”弗雷伯格说。“这使整个囊泡教科书模型受到质疑，因为它具有固定数量的单个神经递质。这些囊泡似乎同时含有多巴胺和谷氨酸，并根据需要动态地改变其含量以匹配细胞的状况。”
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