神经元的突触可塑性与学习和记忆
神经元突触可塑性和学习记忆的分子生物学机制
神经元突触可塑性和学习记忆的分子生物学机制人脑是我们身体最为重要的一部分，它是负责指导我们的行动和思考的机器。
神经元是脑细胞的重要组成部分，也是神经信号的传播单位。
神经元有大量的树突，枝状的突起，负责接收其他神经元的信号，将其转换成电信号，再传递到神经元的细胞体上。
细胞体中的电信号会抵达神经元的轴突，再通过轴突末端交给其他神经元的树突，这个联系点就是突触。
突触是神经信号传导的基本单位，其长期可塑性是神经系统能够形成记忆和学习的基础。
长期可塑性的神经元突触包括过程中牵涉到许多分子生物学机制，如突触结构，神经递质受体的调节，突触前细胞膜和突触后细胞膜的信号传递，细胞背景酶和拮抗物的调节以及神经元内钙离子含量的调节等。
在这篇文章中，我们将讨论神经元突触的可塑性，重点介绍突触后细胞膜上的神经递质受体的变化及其负责形成长期可塑性的分子生物学机制。
突触后细胞膜上的神经递质受体变化突触后的细胞膜上的神经递质受体的变化与学习记忆直接相关。
当神经元间的突触长时间得到重复的刺激时，突触后的细胞膜上的神经递质受体的数量和功能发生改变。
例如，NMDA型谷氨酸受体（NMDAR）是用于突触可塑性调节的重要受体之一。
当这种受体受到紧密模拟神经元间突触间通讯的刺激时，细胞内的钙离子浓度会升高。
这些钙离子随后触发了许多针对突触可塑性的分子生物学机制，包括激活蛋白激酶C和磷酸化活性蛋白。
通过这些信号转导途径，NMDAR中的另一系列分子会导致该受体的数量和功能发生改变。
有研究显示，这种改变在长期的学习和记忆过程中是必不可少的。
另一个与突触后细胞膜上受体数量和功能相关的激素是腺苷酸酰化酶（PDE4）。
这种酶是一个突触后区域的酶，调节细胞膜内cAMP（环磷腺苷）水平的分解。
cAMP信号和突触可塑性密切相关，cAMP的作用是保持NMDAR的激活状态。
在有些研究中发现，在短时刻间，PDE4的抑制也能够提高该受体的激活水平，从而改变突触的可塑性。
神经元突触可塑性及其在学习与记忆中的作用
神经元突触可塑性及其在学习与记忆中的作用神经元突触可塑性是指神经元之间的连接加强或削弱的能力。
这个过程在学习和记忆中起着重要的作用。
在人类的大脑和所有的生物体中，神经元之间的突触连接都是可塑的。
这个特性使得神经元能够根据环境的变化来适应新的信息。
神经元突触可塑性主要分为两种类型，一种是长期增强（LTP），另一种是长期抑制（LTD）。
在LTP中，如果两个神经元同时被激活，它们之间的连接会变得更加强大。
这个过程既可以是基于电学机制的，也可以是基于化学机制的。
在LTD中，如果某一个突触长时间内没有被激活，它们之间的连接就会减弱。
神经元突触可塑性在学习和记忆中的作用主要有两个方面。
第一，它使得神经元之间的连接能够适应新的信息。
这个过程使得人类的大脑能够处理变化的环境，并能够从中不断地学习。
第二，它也使得神经元能够将信息建立在已有的结构上。
这个过程使得人类的大脑可以保存记忆，形成长期的知识存储。
在神经元突触可塑性的研究中，分子生物学起着重要的作用。
分子生物学的研究已经发现，突触可塑性的机制与信号转导，细胞计数和基因表达等生物化学过程密切相关。
一些基因和蛋白质也被发现可以影响突触可塑性，这些因子的突变会影响人类的认知能力和神经系统的功能。
虽然神经元突触可塑性在学习和记忆中发挥着重要的作用，但神经科学家们目前还没有完全理解这个过程的所有方面。
未来的研究将继续探究突触可塑性在不同条件下发生的机制。
这将有助于人们更好地理解人类的大脑，也将有助于发展新的治疗方法来治疗神经系统相关的疾病。
总之，神经元突触可塑性是神经元之间的重要连接改变的过程。
这个过程在学习和记忆中起着重要的作用，其在神经科学中的研究也将会提供更多的知识和启示。
突触可塑性与学习记忆的关系
突触可塑性与学习记忆的关系人和动物的大脑中存在着无数的神经元，它们之间通过突触相连，完成各种让人类独有的智能活动，例如心智模拟、创造力、永久记忆等等。
然而，神经元和突触之间的关系如何产生学习和记忆呢？这与突触可塑性的原理相关。
突触可塑性（Synaptic Plasticity）是指突触上的连接性在感受和获得信息后受到改变的过程，这个过程又被称为突触结构改变机制或者细胞蛋白质合成机制。
通俗地说，突触可塑性是突触功能的变化，而这种功能的变化很大程度上与记忆和学习的过程有关。
在人的记忆和学习过程中，突触可塑性发挥着重要的作用，并且有证据表明，它是记忆和学习的生物学基础。
下面我们将简要介绍突触可塑性与学习记忆之间的关系。
突触可塑性可以分为长时程和短时程可塑性。
短时程可塑性只是一种暂时性的改变，触发神经元的刺激可以使相邻的突触在一段时间内改变其连接效率，而长时程可塑性则更加复杂，它存在于学习和记忆过程中，并持续较长的时间。
长时程可塑性主要有两种类型，分别为长程抑制和长程增强。
当一个神经元反复受到强刺激时，它将会对其下方对应的神经元产生长程抑制，这样的反应是由于突触可塑性的调整和突触抑制机制的启动的结果。
在情感刺激和经验的驱动下，大脑中的抑制突触会增多，从而促进突触间连接的消失，这就是长程抑制。
相反的，当神经元反复受到相似的刺激时，突触将会产生长程增强，在情感上和经验的驱动下增加对某些突触的连接性与蛋白质分泌。
在这种方式下，新的神经元可以在大脑中开辟新的神经元影响范围，完成新知识的吸收、记忆和联想，这就是长程增强。
此外，科学家发现了一个有趣的现象—Hebb规则，即“细胞同时激活，连接就会被加强”。
这个现象是由神经学家Donald Hebb提出的，在神经元的新陈代谢和生理活动方面有着基础科学的关联。
Hebb规则可以解释为，当一个神经元被其他神经元刺激时，它对这个神经元的后继激活反应增强。
这就是神经元之间的互动引发的调整反馈，即突触可塑性的基本特征。
神经元突触可塑性与学习记忆的关系
神经元突触可塑性与学习记忆的关系神经元突触可塑性是指神经元之间的联系能够随着经验和学习过程发生改变。
具体来说，它是指突触的强度和结构发生变化的能力。
这种可塑性是神经科学研究的热门领域之一，因为它是学习记忆和神经发育过程中的重要因素。
突触强度的调节是神经元之间交流的基础。
当神经元的电活动传递到突触时，会释放神经递质。
神经递质通过与靶细胞上的受体结合来调节其电位和接受程度。
当频繁使用某个突触时，突触强度会增加。
这种过程被称为长时程增强 (long-term potentiation，LTP)。
而在这个突触长时间不被使用的情况下，它的突触强度会下降，这个现象被称为长时程抑制 (long-term depression，LTD)。
神经元突触可塑性与学习记忆的关系极为密切。
研究发现，该可塑性是大脑对外界环境的适应能力之一，而且它对某些记忆非常关键。
在学习过程中，突触的强度和结构会发生改变，对新信息的获取和创造有着重要影响。
在人类的婴儿期，大脑中的突触密度和突触强度呈现出激增，这种现象被称为突触旺盛期 (synaptic proliferation)，在此期间，神经元的突触可塑性十分丰富。
这种可塑性对于孩子的学习和认知能力起着重要的作用。
例如，在学习语言过程中，神经元通过突触可塑性增强相应的语言学习能力。
最近的研究还表明，神经元突触可塑性与情绪记忆和创造力的形成也有关系。
在面对情感刺激时，大脑中的突触强度会改变，这会影响个体的情绪记忆。
同时，在某些情况下，神经元突触可塑性会通过突触连接的重构产生创造力。
结论总的来说，神经元突触可塑性是学习记忆和神经发育过程中不可或缺的一部分。
它与人类认知和情感处理有着密不可分的联系。
因此，对神经元突触可塑性的深入研究将有助于更好地理解人类大脑的运作过程和发掘神经可塑性的应用价值。
神经元突触可塑性和学习记忆的机制
神经元突触可塑性和学习记忆的机制神经元突触可塑性是指神经元突触能够随着环境和经验的变化而改变突触强度和连接性，这是学习记忆的基础。
神经元突触可塑性是一种复杂的机制，包括突触前神经元和突触后神经元之间的相互作用和调节，以及合并这些信息的分子机制。
神经元突触可塑性具有重要的生物学意义，对人类的健康和疾病有着深远的影响。
神经元突触可塑性是什么？神经元突触可塑性是神经网络学习和记忆的基础。
具体地说，神经元突触可塑性是指神经元之间的突触 weight（权重，就是神经元之间连接强度的参数）能够通过长期的神经反馈机制，调节信号传输强度的变化。
神经元突触可塑性的产生依赖于突触前神经元 and 突触后神经元之间的相互作用和调节，以及合并这些信息的分子机制。
神经元突触可塑性是与记忆、学习和认知功能密切相关的过程。
神经元突触可塑性的类型神经元突触可塑性通常分为两种类型：突触增强和突触衰减。
突触增强通常指自适应性增强（LTP），突触衰减则称为长时程抑制性（LTD），是单一的突触权重调整引起的生物化学和分子生物学变化。
这些变化主要涉及改变突触前膜和突触后神经元的信号转导途径，以及结构和功能的改变。
神经元突触可塑性的生物学基础神经元突触可塑性的生物学基础涉及整个神经系统的结构和功能。
典型的神经元突触可塑性模型包括两种信号传递方式。
一种是通过神经元相互之间分泌神经递质（也称为前向神经元），如乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸等。
另一种是通过胶质细胞，分泌胶质传递物质（也称为后向传递），如 ATP、脱氧腺苷、脱氧核糖核酸等。
这两种机制共同作用，构成了神经元突触可塑性的完整的生物学机制。
神经元突触可塑性和学习记忆的机制神经元突触可塑性是学习和记忆的基础。
突触可塑性的机制可以帮助大脑更好地记忆信息和外部环境的变化。
这种机制可以帮助大脑建立新的记忆路径，同时保留旧的记忆路径，从而使具有不同特征的记忆能够保持并存。
学习和记忆的机制是非常复杂的。
神经元的突触可塑性与记忆形成
神经元的突触可塑性与记忆形成神经元是构成人类大脑的基本单位，也是神经系统中最基本的处理和传输信息的单元。
在神经元的功能中，信号传导在突触中进行，突触是神经元之间或者神经元与肌肉细胞或者腺体细胞之间的接触点，是神经元信号传递的核心。
当神经元之间的信号进行传递时，会不断出现变化，神经元的突触也会不断地调整和改变，这种现象被称为突触可塑性。
突触可塑性在人类大脑中起着重要的作用，是学习和记忆形成的关键因素。
1. 突触可塑性的基本原理突触可塑性的基本原理是神经元在不同的活动状态下，突触会发生长期的或短期的调节和改变。
听觉处理系统的例子可以证明这一点。
在高频率的声音刺激下，与外界一定角度的突触路径会发生强化。
这个强化过程被称为长时程增强(LTP)。
随着多次刺激后，虚假的过度强化可能导致神经元的不稳定性，这是记忆消失和失去动机的情况。
LTP的强度可以根据训练需要进行调整。
学习得到的信息被存储在突触中，这种存储被称为突触权重。
2. 突触可塑性的形式突触可塑性有多种形式，包括长时程增强(LTP)、长时程抑制(LTD)、短时程增强(STP)等。
LTP是指人类神经系统中的一种突触可塑性，长时间的有效刺激可增加神经元细胞间的突触性能。
这种可塑性是通过神经递质在突触间传递时发生的，这些递质在突触中的形式如同分泌的化学物质。
这些递质在神经元之间扮演着传递信息的角色，因此突触可塑性的重要性在于能够改变神经元之间的信号传递强度。
LTD是一种突触可塑性的形式，是LTP的反向作用。
LTD的产生是由LTP形成的，即在LTP过程中产生的动作电位将来自前一半突触和后一半突触的信号协调到一起。
当这种召集反应发生时，相同的突触上可以观察到不同的变化，从而影响到了记忆的形成。
STP是一种短时间的突触可塑性，通常每次持续几百毫秒到1秒之间，持续20～30个动作电位，通常在认知任务中发生，如观察图像振幅的变化等。
在短时间内，神经元对其他神经元的信号强度增加，从而提高脑部容量的传输速度和存储能力。
大脑神经元的可塑性与学习记忆的关系
大脑神经元的可塑性与学习记忆的关系人类的大脑是一个神秘的器官，它拥有数百亿个神经元，支持人类的意识、思考和行动。
随着对神经科学的研究不断深入，人们逐渐认识到大脑神经元的可塑性对学习和记忆至关重要。
本文将就大脑神经元的可塑性与学习记忆的关系展开探讨，并从多个角度探究这一主题。
神经元的可塑性是指神经元对外界刺激做出结构和功能的可逆性改变的能力。
在学习和记忆中，神经元的可塑性起着关键的作用。
神经元的可塑性有多种变化形式，其中最为重要的三种可塑性是突触可塑性、结构可塑性和功能可塑性。
突触可塑性是指神经元之间的突触连接强弱可改变的能力。
当神经元被重复刺激时，突触上的结构、化学信号或细胞膜特性会发生改变，从而不断增强或减弱突触连接的强度。
结构可塑性是指神经元的形态结构的可逆性变化。
当神经元受到刺激时，它的树突、轴突和突触等结构会发生变化，从而改变其连接方式和复杂性。
功能可塑性是指神经元的细胞内功能状态的可逆性改变。
当神经元不断受到刺激时，其细胞内信号通道、蛋白质表达和代谢活动等功能会发生变化，从而改变其响应方式和能力。
神经元的可塑性是学习和记忆的基础。
当人类学习新知识和技能时，大脑中的神经元会不断地对外部刺激做出反应，并通过突触可塑性、结构可塑性和功能可塑性等方式把所学的知识和技能永久地存储在大脑内。
研究表明，神经元的可塑性能够不断地改变大脑的组织结构和功能，从而影响人类的学习和记忆。
例如，在学习语言时，人类的大脑会神经元之间的突触连接强度来记忆新单词和短语。
由于可塑性的存在，这些突触连接会不断增强和巩固，从而形成永久性的记忆。
除此之外，神经元的可塑性还在其他学习和记忆过程中发挥着重要的作用。
例如，在学习音乐时，大脑会通过神经元之间的突触可塑性来记忆节拍和旋律；在学习运动技能时，神经元的可塑性会不断改变肌肉间的突触连接，从而提升技能的执行能力。
具体来说，神经元可塑性对学习和记忆的促进主要通过两种形式，即长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。
神经元突触可塑性对学习记忆的影响
神经元突触可塑性对学习记忆的影响神经元是大脑的基本单位，它们通过突触相互连接，形成了神经网络。
神经元之间的联系是通过突触相互传递信息的。
神经元突触可塑性是指神经元通过外界刺激改变突触传递信息的强度和效率的能力。
简单来说，它就是大脑适应环境和学习的本质机制。
神经元突触可塑性对学习和记忆的形成有着极为重要的影响。
学习和记忆的本质是大脑对外界刺激的适应过程，而神经元突触可塑性则是大脑对外界刺激进行适应的机制。
每个人的大脑都会根据不同的环境和经历，进行适应和学习。
而神经元突触可塑性，正是在这样的适应过程中起到了重要的作用。
首先，神经元突触可塑性使得神经元之间的连接能够发生变化。
如果没有神经元之间的连接能够改变，那么大脑就无法对环境进行适应和学习。
在学习过程中，大脑会接收到大量的信息和刺激，神经元突触可塑性使得大脑能够对这些信息进行筛选并进行存储。
此外，神经元突触可塑性还能够使得这些信息和经验更加深刻地刻在大脑中，从而更加有效地影响行为。
其次，神经元突触可塑性会改变神经元传递信息的速度和强度。
当我们在学习新的知识时，大脑需要快速地为这些信息建立联结，并将其转化为长期记忆。
神经元突触可塑性能够快速地改变神经元之间的连接，从而使得大脑能够更好地适应这些新的知识和信息。
此外，当我们需要回想起之前学习的知识时，神经元突触可塑性会使得相关的神经元之间的联系更加强化，从而使得记忆更加深刻。
最后，神经元突触可塑性还能够影响情绪和认知功能。
大脑并不是仅仅简单地从环境中获取信息，而是在情境和经验中同时进行认知和情感的处理。
神经元突触可塑性能够影响大脑的认知和情感，并在情绪状态发生改变时进行适应。
总之，神经元突触可塑性是大脑学习和记忆的本质机制之一。
神经元之间的连接变化帮助大脑适应环境和学习，使得信息能够更高效地传递，并且更好地被存储为长期记忆。
神经元突触可塑性还可以影响情感状态和认知功能。
对于理解大脑的学习和记忆机制以及了解神经科学的研究有重要意义。
神经元突触可塑性与学习记忆障碍
神经元突触可塑性与学习记忆障碍人类的大脑是一个极其神奇的器官，是我们进行思维、感知、情感和行为的中枢。
其中最基本的单元为神经元，而神经元之间的沟通则是通过突触进行的。
神经元突触可塑性是指神经元突触随着神经活动而发生的结构和功能改变。
这种可塑性是神经系统实现学习和记忆等高级功能的基础。
神经元突触可塑性的机制主要有两种：长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。
当神经元之间的信号传递强化时，LTP就会发生。
而当信号传递被抑制时，LTD就会发生。
这种机制可以被用于实现神经系统的自适应，助力自我学习和改进。
但是，当这种机制受到损伤或缺陷时，就会导致学习和记忆的障碍。
学习和记忆障碍是指一系列影响人类思维、感知、情感和行为表现的神经系统损伤或障碍。
学习和记忆障碍的主要症状包括注意力不集中、思维迟缓、记忆力丧失以及其他重要的认知障碍。
这种障碍的不同种类往往由神经系统受到的不同损伤造成。
神经元突触可塑性失调是导致学习障碍的主要原因。
在某些情况下，神经元突触变得过于敏感或者不敏感，这会导致神经元之间的信号误识别。
例如，大量的LTP可能导致突触变得过于敏感，这会导致信号信息过载。
相应的，大量的LTD 可能导致突触变得过于不敏感，失去信号通道的关键性。
此外，其他的神经系统损伤也可能导致学习和记忆障碍。
不同种类的损伤都会造成神经元与神经元之间的信号转导不畅。
最终破坏了神经元突触可塑性的正常机制，导致神经元之间信息传递失调或不平衡。
在日常生活中，我们应该注意保持健康的生活方式，以减轻神经系统的压力。
总之，神经元突触可塑性是神经系统实现学习和记忆等高级功能的基础。
而神经元突触可塑性失调是导致学习和记忆障碍的主要原因。
我们需要积极探索和了解神经系统的神奇之处，以在保护神经元突触可塑性的同时，预防各种神经系统损伤和障碍。
神经元突触可塑性的调控及其对学习记忆的影响
神经元突触可塑性的调控及其对学习记忆的影响每当人们在学习新知识或在脑力活动中需要记忆时，神经元突触可塑性便显得十分重要。
神经元突触可塑性指的是神经元之间传递信息的途径，即神经元之间的突触连接。
这些连接通过学习和记忆这类活动可以被改变，以使得神经网络的结构和功能适应环境的变化。
它的调控是通过不同的信号分子及其相互作用来实现的，进而影响神经元突触的行为。
下面我们将讨论神经元突触可塑性的调控及其对学习记忆的影响。
1. 突触可塑性的形式神经元之间通过突触来传递信号，它的可塑性表现在神经元之间的连接状态会导致不同形式的学习和记忆。
实验和观察结果表明，脑细胞之间的连通方式非常复杂，可以分为长期增强型 (LTP) 和长期抑制型 (LTD)。
LTP是指当一个兴奋性神经元与一个抑制性神经元接触时，该信息越来越容易被传递。
LTD是一个相反的过程，当抑制性神经元与兴奋性神经元接触时，传递该信息变得更加困难。
这些调控过程直接影响到神经元之间传递信号的强度和时间，进而影响记忆的巩固和提取过程。
2. 规律性重复对突触可塑性的调控神经元之间的突触可塑性是通过信号分子的相互作用来调节的。
在学习和记忆过程中，规律性的重复刺激可以引发神经元对转录因子和激素等信号分子的释放，这些信号分子可以促进LTP和抑制LTD过程，最终增强神经元之间的连接和传递信息强度。
规律性重复的刺激可以是视觉、听觉、触觉等。
实验显示，当某个刺激以规律性的方式出现时，其效果比不规律的刺激更强。
这是因为规律性重复刺激可以促进神经元之间的连接，促进长期记忆的形成。
3. 突触可塑性的短期效应对学习的影响从突触可塑性的角度来看，短期记忆通常是通过突触可塑性的短期效应来实现的。
突触可塑性短期效应是指，当神经元之间的连接受到刺激或后继突触增强时，传递的信息强度和时间也相应增强。
这种效应持续的时间为数分钟到几个小时不等，通常被认为是暂存信息的短期记忆。
尽管突触可塑性短期效应持续的时间较短，在学习过程中，它可以促进新信息的加工和旧信息的提取，从而提高学习效率，使人们在短时间内更好地完成任务。
突触可塑性与学习记忆的关系
突触可塑性与学习记忆的关系学习和记忆是人类认知能力中至关重要的方面。
突触可塑性是指神经元之间连接的突触结构和功能可以随着学习和记忆的形成而改变的能力。
突触可塑性是学习和记忆的物质基础，它的适应性调整正是我们能够学习新知识、记忆既有经验的基础。
突触是神经元之间的连接点，其结构可以通过长期增强或减弱突触的效能来表现可塑性。
突触可塑性通常反映在突触前神经元和突触后神经元之间的突触传递效能上。
神经元之间的信息传递主要通过神经递质释放到突触间隙，然后被突触后的神经元接收。
在突触可塑性过程中，突触前或突触后的神经元的活动模式可以使突触的传递效能增强或减弱。
突触可塑性与学习和记忆之间有着紧密的关系。
学习过程中的信息在大脑中的神经回路中进行加工和传递。
当学习新知识时，突触可塑性发挥着至关重要的作用。
学习过程中，突触连接的传递效能可以增强。
这种增强可以通过突触前神经元释放更多的神经递质或增加突触后神经元的敏感性来实现。
通过这种增强，学习的信息可以更容易地被大脑各个区域接收和共享，从而能够更好地被记忆。
学习和记忆过程中的突触可塑性还体现在长时程记忆的形成。
长时程记忆是指在较长时间内存储和保持的记忆。
突触可塑性在长时程记忆的形成中发挥着重要作用。
研究发现，在学习过程中，突触连接的强度会发生变化。
这种突触连接的强度的变化被认为是长时程记忆的神经基础。
突触可塑性与学习和记忆之间的关系并不是单向的。
学习和记忆过程中，突触可塑性可以被影响和调节。
一方面，学习和记忆的过程可以通过调整突触连接来促进突触可塑性的产生和维持。
另一方面，突触可塑性的产生和维持也能够影响学习和记忆的进行。
突触连接的可塑性变化可以影响学习和记忆相关的神经回路的形成和加工，从而影响学习和记忆的效果。
除了学习和记忆，突触可塑性还在其他认知功能中起着重要作用。
突触可塑性不仅仅限于学习和记忆的过程，还涉及到其他认知功能，如感知、决策和执行控制等。
这些认知功能都依赖于大脑神经回路中的突触可塑性调节。
神经元突触可塑性及其与学习记忆的关系研究
神经元突触可塑性及其与学习记忆的关系研究学习与记忆是人类认知能力的重要组成部分，而神经元突触可塑性则是支撑学习与记忆发生和巩固的基础。
本文将介绍神经元突触可塑性的定义、分类及机制，并探讨其与学习记忆的关系。
一、神经元突触可塑性的定义与分类神经元突触可塑性指的是突触接触处的联系强度会随外部刺激或内部状态的变化而发生改变的现象。
突触可塑性的改变可以是增强、减弱或新建突触接触。
根据突触可塑性改变的时效不同，可分为短时程可塑性和长时程可塑性。
短时程可塑性又称为突触前效应或突触后效应，其改变一般在数十秒至数分钟内出现，随着外部刺激的消失而回到基础水平。
长时程可塑性相对而言，其改变持久性更强，可以持续数小时至数天之久。
长时程可塑性又分为两类，即长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。
二、神经元突触可塑性的机制神经元突触可塑性的机制是复杂多样的，目前已知有多种突触可塑性的分子机制及其活化方式。
其中，最为典型的是NMDA受体介导的钙离子信号通路。
在突触刺激时，神经递质的释放会使NMDA受体通道打开，让外部钙离子进入神经元内部。
这些钙离子会活化多种相关因子，包括钙钓蛋白、钙/钙调蛋白依赖激酶II等，进而调节突触可塑性。
此外，一些神经元内部的信号转导途径也会参与到突触后信号传导和调控中。
三、神经元突触可塑性与学习记忆的关系神经元突触可塑性与学习记忆的关系是研究者们长期关注的问题。
过去的研究表明，LTP和学习信号之间存在一定的相关性。
例如，在象鼻鼠的辨认记忆任务中，复杂的训练过程会使视感觉皮层的突触增强。
此外，一些药物干预和单细胞电生理研究也证实了LTP与学习记忆之间的关系。
然而，近年来的研究表明，神经元突触可塑性与学习记忆之间的关系并非简单的线性关系。
一些研究发现，在某些情况下，LTD和学习记忆之间也存在相关性。
例如，在条件恐惧性记忆任务中，T型钙通道激活可以引起突触的长时程抑制，进而影响学习体验和记忆形成。
因此，神经元突触可塑性在学习记忆中的作用并不是单一的，而是受到多种情境和条件的复杂调控。
突触可塑性及其在学习与记忆中的作用
突触可塑性及其在学习与记忆中的作用突触是神经元之间传递信息的重要结构，是神经传递的基本单位。
对于学习与记忆这样的复杂认知过程来说，突触具有极其重要的作用。
突触可塑性是指突触连接的可形成、可加强、可弱化和可变化的能力，这种可塑性是解释学习与记忆形成的关键机制之一。
突触可塑性分为长时程和短时程两种，前者是指数小时到数天的变化，后者则是毫秒到数分钟之内观察到的变化。
短时程突触可塑性实际表现为突触前神经元产生的电活动，能够改变突触后神经元上的转移性，而长时程突触可塑性则是更持久和彻底的变化，涉及了神经元的基因和蛋白质表达的需求。
早期的实验表明，两种主要类型的突触可塑性分别称为长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)，这种可塑性是由神经元之间相互作用的基本机制所支撑的。
LTP是指突触的强化，它通常发生在两个突触前神经元同时激活的情况下，这种激活可以引起NMDA 受体的活化，从而导致Ca2+涌入细胞膜上。
这些Ca2+能够激活一系列酶类，使得初始突触传递的能力增强。
反之，LTD是指突触弱化，它通常是由两个突触前神经元发生异步激活引起的，产生的机制较为复杂，需要一系列酶类和信号通路的参与。
经典的LTD机制是调节NMDA受体和AMPA受体数量比例的改变，从而更改了突触传递的能力。
LTP和LTD的微小变化有可能导致神经元之间的相互作用发生改变，这种改变最终会反映在神经网络中，从而使得学习、记忆形成。
通过长期的神经科学研究，人们发现，许多时刻神经网络中都在发生内在的突触可塑性变化，这种内在的可塑性通常是高水平认知和记忆形成的基础。
除了从细胞和神经网络水平研究突触可塑性，研究者还发现环境对突触可塑性和学习记忆的影响。
环境刺激的引导下，神经元结构和突触可塑性会发生显著变化。
外部的输入使得神经元之间的相互作用趋向稳定，从而加速了学习和记忆形成的速度。
在神经元之间丰富的突触连接网络中，这些学习和记忆的机制非常不断发生变化。
突触可塑性于学习记忆形成中的作用分析
突触可塑性于学习记忆形成中的作用分析突触可塑性是神经科学领域中一个关键的概念，它在学习和记忆形成中起着重要的作用。
本文将详细分析突触可塑性在学习和记忆过程中的作用。
学习和记忆是人类智力的核心能力之一，是我们从环境中获得新知识和经验、并将其保持和回忆的过程。
在神经系统中，学习和记忆的基本单元是突触，它是神经元之间信息传递的关键连接点。
突触可塑性指的是突触连接的强度和效力可以随着神经活动的变化而改变的现象。
突触可塑性分为两种主要形式：长期增强（long-term potentiation，LTP）和长期抑制（long-term depression，LTD）。
LTP是指当突触接受到高频刺激时，突触的传递效率增加的过程。
相反，LTD则是指当突触接受到低频刺激或未被刺激时，突触的传递效率减少的过程。
这种突触的可塑性使得神经元之间的连接可以增强或减弱，从而在学习和记忆过程中起到关键作用。
突触可塑性的作用机制非常复杂，涉及多个分子、信号通路和细胞结构。
其中，谷氨酸是突触可塑性的重要信号分子之一。
在LTP过程中，谷氨酸通过与突触前神经元的NMDA受体结合，并进入突触后神经元启动一系列的分子反应，从而增强突触传递效率。
另外，多巴胺也参与了突触可塑性的调节。
多巴胺从中脑的多巴胺能神经元释放出来，可以促进突触连接的强化，并增加学习和记忆的效果。
突触可塑性的重要性在于它为我们理解学习和记忆的分子和细胞机制提供了基础。
通过改变突触之间的连接强度，我们可以在大脑中形成新的记忆和知识。
这种突触可塑性的能力使得我们能够学习到新的技能、记忆新的信息，并回忆起以前学过的知识。
此外，突触可塑性还使得我们能够适应环境的变化，以及在大脑发育和重组过程中起到重要的作用。
突触可塑性不仅在正常的学习和记忆中起作用，还在许多神经系统疾病中扮演重要角色。
例如，突触可塑性异常可能导致认知功能障碍，如阿尔茨海默病和帕金森病。
此外，许多精神障碍，如抑郁症和焦虑症，也与突触可塑性异常相关。
海马体神经元的突触可塑性与学习记忆
海马体神经元的突触可塑性与学习记忆海马体神经元（Hippocampal Neurons）是大脑中非常重要的一类神经元，它们在学习和记忆形成过程中发挥着关键作用。
海马体位于脑部的颞叶，是大脑皮质和下丘脑之间的重要连接部位。
在神经科学领域，我们对于海马体神经元的突触可塑性（Synaptic Plasticity）与学习记忆的关系有着浓厚的兴趣。
一、突触可塑性的概念及机制突触可塑性是指突触连接的强度和效能能够发生改变的能力。
突触可塑性是神经系统进行学习和记忆形成的基础。
在海马体神经元中，突触可塑性主要表现为长时程增强（Long-Term Potentiation, LTP）和长时程抑制（Long-Term Depression, LTD）。
LTP是指当神经元兴奋性输入重复出现时，突触连接的强度增强。
这是一种正向的可塑性变化，相关的信号传导和神经递质释放增强，导致神经元间的联系更加牢固。
LTP被认为是学习和记忆形成的关键过程之一。
相反，LTD是当神经元兴奋性输入减少或消失时，突触连接的强度减弱。
LTD是一种负向的可塑性变化，导致神经元间的联系减弱。
LTD对于学习和记忆形成同样具有重要意义。
二、突触可塑性与学习记忆的关系突触可塑性是学习和记忆形成的基础，而海马体神经元的突触可塑性尤为重要。
海马体与学习和记忆密切相关的结构，通过其内部的突触可塑性机制，实现了信息的存储和记忆的形成。
研究发现，在LTP表达过程中，突触前神经元释放的谷氨酸激发NMDA受体，导致钙离子的内流。
这些钙离子激活多种酶，引起后续的分子信号级联反应，最终导致突触后神经元的兴奋性增加。
这种长时程的突触增强使得相同的输入信号能够引起更强的突触响应，从而加强了神经元之间的联系。
与此同时，突触后神经元内的信号反馈机制也参与了LTP的表达过程。
这些反馈信号可以调节突触的可塑性，影响突触的增强程度和持续时间。
三、突触可塑性与神经调节因子的关系突触可塑性的表达不仅与突触前后神经元之间的相互作用有关，还受到神经调节因子的调控。
神经元的突触可塑性与学习和记忆
神经元的突触可塑性与学习和记忆一、本文概述神经元是构成神经系统的基本单位，而突触则是神经元之间传递信息的关键结构。
突触可塑性，即突触在结构和功能上的动态变化能力，对于神经系统的功能至关重要。
特别是在学习和记忆过程中，突触可塑性发挥着核心作用。
本文旨在深入探讨神经元的突触可塑性如何影响学习和记忆的过程，以及这种可塑性的分子机制和神经生物学基础。
我们将从突触可塑性的基本概念出发，阐述其在学习和记忆中的作用，并探讨相关的研究进展和未来的研究方向。
通过本文的阅读，读者可以对神经元的突触可塑性及其在学习和记忆中的应用有更深入的理解。
二、神经元突触可塑性的生物学基础神经元突触可塑性，即突触在结构和功能上随着环境变化而发生改变的能力，是学习和记忆等高级神经活动的重要生物学基础。
突触可塑性主要体现在突触结构的变化以及突触传递效能的调整上，这些变化主要由突触内的分子机制和细胞信号转导过程所调控。
突触结构的变化包括突触前终末和突触后致密区的形态改变，以及突触间隙宽度的变化。
这些结构变化通常伴随着突触功能的改变，如突触传递的强度、速度和持续时间等。
突触结构变化的机制涉及多种蛋白质的合成和降解，包括突触蛋白、受体、离子通道等。
突触传递效能的调整则主要依赖于突触内的信号转导过程。
当突触受到刺激时，突触前膜会释放神经递质，这些神经递质与突触后膜的受体结合后，会触发一系列细胞内信号转导级联反应，最终导致突触后神经元的电位变化。
这个过程涉及多种信号分子的参与，如离子通道、神经递质受体、激酶、磷酸酶等。
突触可塑性还受到多种外部因素的影响，如神经递质的类型和浓度、突触活动的频率和强度、突触周围的神经调制物质的释放等。
这些因素通过影响突触内的分子机制和信号转导过程，进一步调控突触的可塑性变化。
神经元突触可塑性的生物学基础涉及多种分子机制和细胞信号转导过程，这些机制共同调控着突触的结构和功能变化，从而为实现学习和记忆等高级神经活动提供了可能。
神经元的突触可塑性与学习和记忆
神经元的突触可塑性与学习和记忆陈燕＊（中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１）摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制学科分类号Ｑ４２＊通讯联系人．Ｔｅｌ：０１０－６４８８８５２８Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ收稿日期：２００７－１０－２７，接受日期：２００７－１１－３０生物化学与生物物理进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰，以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一．虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物在进行学习和记忆时，在大量突触中可能仅有少数或分散的突触被激活，要记录到活性突触的变化也十分困难．同时，已知ＬＴＰ和ＬＴＤ均能导致记忆的贮存，不同突触产生的ＬＴＰ和ＬＴＤ在群体检测中可能相互抵消．最近这方面的研究取得了突破性的进展．Ｇｒｕａｒｔ等［１］报告，在用声音引起小鼠的瞬膜条件反射实验中，声音引起眨眼的同时，在海马区记录到突触后场电位（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ）的陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）增强．Ｗｈｉｔｌｏｃｋ等［２］在经过抑制性躲避训练（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｖｏｉｄａｎｃｅｔｒａｉｎｉｎｇ）的大鼠海马中，检测到突触后场电位增强，ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１／２亚单位数量的增加，以及ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８３１磷酸化程度增加．这些变化与高频电刺激诱发的ＬＴＰ的变化相同．Ｐａｓｔａｌｋｏｖａ等［３］的实验表明，用激酶（ＰＫＭｚ）的专一的抑制剂阻断大鼠海马已形成的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），能使贮存的空间记忆丧失．大鼠在训练中学习到的躲避电击位置的记忆与Ｌ－ＬＴＰ一起消失了．这些实验直接表明，ＬＴＰ是海马中学习和记忆形成的机制．如果在贮存长期记忆的皮层注入激酶（ＰＫＭｚ）的专一抑制剂使之失活，长期的嗅觉记忆也会很快丧失［４］．进一步研究哺乳动物脑中各种类型的突触可塑性与不同类型的记忆的关系，以及不同形式的突触可塑性分子机制，对认识学习和记忆的分子机制有重要的意义．值得指出的是，相当一些与精神迟滞疾病相关的突变基因大多编码突触可塑性信号转导通路中的调节蛋白，深入研究突触可塑性机制将会对一些精神疾病的治疗提供新的启示．因而，研究突触的可塑性及其调节机制有重要意义．１突触的功能可塑性１．１突触功能的长时程增强（ＬＴＰ）神经激活突触后的ＮＭＤＡ受体，可诱导与ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ，造成突触前递质释放的增加，突触后ＡＭＰＡ受体通道的电导增加和兴奋性突触后电流（ＥＰＳＣｓ）的增加，用荧光免疫法可观察到突触后致密区（ＰＳＤ）上ＡＭＰＡ受体以及突触数量的增加．这种突触可塑性是研究最深入的一种．弱刺激引发的早期ＬＴＰ（Ｅ－ＬＴＰ）促进了突触前谷氨酸的释放，增加了突触后ＡＭＰＡ受体通道的开启、Ｎａ＋离子的内流以及突触后膜的去极化．同时，活化的ＣａＭＫⅡ使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，增加了单个受体通道的电导，提高了传递效率．强直刺激诱导的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），除了突触效率长时程增强外，还激活了细胞核内的基因转录和蛋白质合成，使ＬＴＰ得以长时间维持，保证记忆的长期贮存或记忆的巩固．强直刺激造成很强的突触后膜的去极化，启动快速的神经脉冲发放．同时活化了ＮＭＤＡ受体，造成Ｃａ２＋内流，激活了通道附近及与通道结合的一些激酶如ＣａＭＫⅡ、ＥＲＫ１／２、ＰＫＡ、ＰＫＣ等，通过各种信号转导途径引发一系列的可塑性变化，如突触后致密区ＡＭＰＡ受体的磷酸化修饰，ＡＭＰＡ受体从质膜下的受体库向ＰＳＤ滑动使受体数量增加［５］，ＡＭＰＡ受体迁入仅含ＮＭＤＡ受体的静息突触，使之变为功能性突触［６］，树突棘形态变化，激活细胞核内基因表达以及新突触的产生．内流Ｃａ２＋与结合在ＮＭＤＡ受体通道上的钙调蛋白（ＣａＭ）结合（Ｃａ２＋／ＣａＭ），并与ＣａＭＫⅡ形成复合物使之激活．ＣａＭＫⅡ迁移到ＰＳＤ与ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位结合，使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，导致受体通道的电导增加．Ｃａ２＋／ＣａＭ还激活腺苷环化酶（ＡＣ）使ＰＫＡ活化，造成ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８４５磷酸化，增加通道开启的可能性，同时促进ＧｌｕＲ４亚单位插入突触中，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＰＫＣ还调节ＡＭＰＡ受体亚单位从质膜下受体库中向ＰＳＤ转移，使受体密度增加．活化的ＣａＭＫⅡ能激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，内流Ｃａ２＋亦能直接激活Ｒａｓ鸟苷交换因子（ＲａｓＧＥＦ）而活化Ｒａｓ－ＥＲＫ通路．这条通路的活化能使质膜上的Ｋ＋通道磷酸化，促进ＬＴＰ的启动，还能调节ＡＭＰＡ受体向突触的转运，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＥＲＫ都能调节树突棘形态的变化和新突触的产生．近来还发现了受体通道类型改变的突触可塑性，即可通透Ｃａ２＋的ＡＭＰＡ受体可塑性（ｃａｌｃｉｕｍ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ＣＡＲＰ）［７］．受神经刺激活化的突触中，含ＧｌｕＲ２亚单位的ＡＭＰＡ受体数量增加，取代通透Ｃａ２＋的内向整流通道（含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体），使突触变为不能通透Ｃａ２＋的内向非整流通道（含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体）．虽然一般认为在ＬＴＰ期间，ＮＭＤＡ受体的变化对突触传递影响不大，然而在活性诱导下，ＮＭＤＡ受体的组分亦发生一定的变化．含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体内部化，而含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体迁入突触补缺，因迁入的受体少于内部化的受体，使ＬＴＰ期间ＮＭＤＡ受体的反应性减低．在活性突触中维持Ｌ－ＬＴＰ需要与可塑性相关的可塑性因子，亦称标识（Ｔａｇ），使活性增强的突触能捕获维持ＬＴＰ所需的各种组分．Ｌ－ＬＴＰ期间在突触中能专一地激活标识的产生，它可能是某些蛋白质、活化的激酶或蛋白质合成装置的组分．在活性突触中，它们截获突触新合成的或前次Ｌ－ＬＴＰ产生的与突触可塑性相关蛋白，使Ｌ－ＬＴＰ得以维６１１··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）持．突触之间能相互竞争截获这些蛋白质，一个突触活性增强会导致另一突触的抑制，说明ＬＴＰ不仅是一个动态的过程而且是竞争性过程［７］．维持Ｌ－ＬＴＰ所需的基因转录和蛋白质合成是如何调节的？快速的电信号通过Ｌ型钙通道ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡＲ通道迅速变为流入树突棘的Ｃａ２＋信号，形成Ｃａ２＋／ＣａＭ复合物，通过ＣａＭＫⅣ、ＥＲＫ以及ｃＡＭＰ／ＰＫＡ等激酶的信号转导途径，将信号转移到细胞核中，激活核内的转录因子ＣＲＥＢ（ｃＡＭＰｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ）和ＤＲＥＭ（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｏｒ）．同时内流的Ｃａ２＋可激活细胞质中Ｔ淋巴细胞的核因子ＮＦＡＴ（ｎｕｃｌｅａｒｆａｃｔｏｒｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄＴｃｅｌｌ）使之转移到核中，它们都能激活基因表达，产生活性突触中维持ＬＴＰ所需的蛋白质，以及产生新的功能性突触所需要的蛋白质．如果在动作电位的刺激下，同时抑制了ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡ受体的活性，不产生内流Ｃａ２＋信号，就不能引起转录的激活．１．２突触功能的长时程抑制（ＬＴＤ）有多种方法通过不同的信号转导途径诱发ＬＴＤ，然而经典ＬＴＤ是通过ＮＭＤＡ受体诱导的．持续低频刺激（０．５～５Ｈｚ）下，在海马ＣＡ１区激活ＮＭＤＡ受体会造成Ｃａ２＋内流，但比诱导ＬＴＰ造成的Ｃａ２＋内流要低得多．Ｃａ２＋高亲和性的磷脂酶ＰＰ１与Ｃａ２＋结合后转移到突触且被激活，使得被ＣａＭＫⅡ、ＰＫＡ和ＰＫＣ磷酸化的ＡＭＰＡ受体去磷酸化．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端Ｓｅｒ８３１的去磷酸化会降低通道的电导，而Ｓｅｒ８４５的去磷酸化，使得ＡＭＰＡ受体通道开启的可能性降低，造成传递效率下降．同时，Ｓｅｒ８４５去磷酸化的ＧｌｕＲ１亚单位，遭到发动蛋白（ｄｙｎａｍｉｎ）和网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）调节的内部化，降低了突触传递效率．有较多的证据表明，含ＧｌｕＲ２亚单位受体的内部化是ＬＴＤ产生的关键．阻断ＮＭＤＡ受体活性或螯合内流的Ｃａ２＋均能阻断ＬＴＤ的产生．ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位分别和多种信号转导组分相结合，形成复杂的复合物，以此调节ＬＴＰ和ＬＴＤ．一些实验指出，ＮＲ２Ｂ亚单位与突触中的ＲａｓＧＡＰ（Ｒａｓ的ＧＴＰ酶激活蛋白）即ＳｙｎＧＡＰ结合，内流的Ｃａ２＋通过ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路使ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化，产生ＬＴＤ．最近有报告指出，ＮＭＤＡ受体活化激活的Ｐ３８ＭＡＰＫ，促进调节内吞的小ＧＴＰａｓｅＲａｂ５与结合ＧＤＰ的抑制因子ＧＤＩ结合，使之活化并转移到突触后ＰＳＤ外的胞吞区，与网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）及接头蛋白ＡＰ２结合，调节ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化［９］．但对ＮＲ２Ｂ亚单位与什么信号转导通路结合，调节ＬＴＰ还是ＬＴＤ存在不同的见解．Ｐａｌｍｅｒ等［１０］指出，ｈｉｐｐｏｃａｌｉｎ是仅在中枢神经系统中存在的高亲和性Ｃａ２＋结合蛋白，在海马ＣＡ１区锥体细胞中最富集，诱导ＬＴＤ时它是ＮＭＤＡ受体内流Ｃａ２＋的传感器，通过直接与接头蛋白ＡＰ２复合物中的β２－ａｄａｐｔｉｎ亚单位结合，调节活性相关的ＡＭＰＡ受体的内吞．ＬＴＤ期间ＡＭＰＡ受体的内部化机理受到关注但远未清楚．ＬＴＰ期间主要是含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入突触，而ＬＴＤ期间主要是含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体从突触迁出．突触的双向可塑性是分别通过ＡＭＰＡ受体的两种不同亚单位的进入和迁出来调节的．那么，下一轮激活突触双向可塑性如何能继续发生？ＭｃＣｏｒｍａｋ等［１１］最近证明，活性诱导含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体向突触迁入的同时，发生了与活性无关的含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体和含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的对等交换．在含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入的同时携带了帮助ＡＭＰＡ受体在突触后插入的插座蛋白（ｓｌｏｔｐｒｏｔｅｉｎ），以利于受体交换时含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的插入．这种与活性无关的受体的对等交换缓慢地进行，它不改变突触的强度，但能改变ＡＭＰＡ受体中亚单位的组分，以利于下次突触可塑性的诱导．虽然现已报告了许多类型的ＬＴＰ和ＬＴＤ，但它们都与什么类型的记忆相关还需要进行大量深入的研究．２ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运是调节突触功能可塑性的重要途径２．１ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运除了突触ＰＳＤ上ＡＭＰＡ受体的修饰改变通道的传导特性之外，突触后ＡＭＰＡ受体的数量在更大程度上决定了突触的快速兴奋性传导的效率，它在突触后的密度受神经活性的调节．ＡＭＰＡ受体亚单位的转录和蛋白质的合成，受体亚单位向突触的转运及内部化，均受到神经活性调节．ＡＭＰＡ受体是由４种亚单位（ＧｌｕＲ１～ＧｌｕＲ４）组成的四聚体，通常由２个同源或异源二聚体（ＧｌｕＲ１／１、ＧｌｕＲ２／２或ＧｌｕＲ１／２、ＧｌｕＲ２／３）组成．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端是长尾的，ＧｌｕＲ３亚单位羧基６１２··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）端是短尾的，而ＧｌｕＲ２和ＧｌｕＲ４因剪接方式不同羧基端有的是长尾，有的是短尾．ＡＭＰＡ受体亚单位在内质网合成后经糖基化修饰就组成了二聚体或四聚体，经过在高尔基氏体中进一步糖基化修饰，定向转运到突触外质膜下的受体库中或直接插入突触中．羧基端是长尾的受体亚单位ＧｌｕＲ１／４的二聚体以及ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二体在神经活性调节下迁入和迁出突触．短尾的ＧｌｕＲ２／３通过组成性循环直接插入到突触中，不受神经活性的调节，而ＧｌｕＲ２／３的内吞受神经活性调节．这些受体亚单位都不含马达结构域，不能独立地迁移到突触中．神经元中存在大量支架蛋白和辅助蛋白协助它们转运．一般说来，含有８０个氨基酸的ＰＤＺ结构域的支架蛋白，能与ＡＭＰＡ受体亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点结合，帮助受体亚单位转运到突触中并促进它们在突触后ＰＳＤ中的定位和聚集．在内质网上新合成的ＧｌｕＲ１亚单位通过羧基端的ＰＤＺ结合位点与含ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＳＡＰ－９７结合，有利于ＧｌｕＲ１亚单位向突触外的质膜下受体库中转运，亦有利于ＬＴＰ期间被磷酸化的ＧｌｕＲ１迁入到突触中．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点又能与４次跨膜的蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ结合［１２］，内质网中新合成的ＧｌｕＲ１就与ｓｔａｒｇｚｉｎ结合，有利于受体亚单位的多聚及从内质网中释放出来．Ｓｔａｒｇｚｉｎ作为受体的辅助亚单位，帮助含ＧｌｕＲ１亚单位的受体从质膜上运送到突触外的质膜下受体库中．库中贮存了胞内近９０％的含ＧｌｕＲ１亚单位的受体，ｓｔａｒｇｚｉｎ／ＧｌｕＲ１亚单位复合物在质膜上可自由滑动，复合物中的ｓｔａｒｇｚｉｎ一旦与ＰＳＤ－９５结合就将受体复合物插入到突触表面．在基础条件下这种插入是很缓慢的［１２］．在神经活性诱导下激活的ＰＫＣ使ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８１８磷酸化，这是受体亚单位插入突触的关键步骤［１３］．同时活化的ＣａＭＫⅡ及ＰＫＣ使ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的多个Ｓｅｒ磷酸化，磷酸化的ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的ＰＤＺ结合位点与支架蛋白ＰＳＤ－９５结合，保证了磷酸化的ＧｌｕＲ１转移到突触中且聚集在突触表面［１４］．在活性诱导下ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二聚体依ＧｌｕＲ１的方式聚集于突触中．反之，ｓｔａｒｇｚｉｎ的去磷酸化会造成ＧｌｕＲ亚单位从突触中迁出，导致ＬＴＤ．Ｅｌｉａｓ等［１５］最近报告在未成熟的棘中ＡＭＰＡ受体亚单位通过ｓｔａｒｇｚｉｎ与ＳＡＰ－９７结合转运到突触中．在成熟的棘中，ＡＭＰＡ受体亚单位通过与ＰＳＤ－９５和ＰＳＤ－９３的结合转运到突触中．Ｓｃｈｌüｔｅｒ等［１６］发现ＰＳＤ－９５和ＳＡＰ－９７因Ｎ端修饰不同有α和β两种异构体．ＰＳＤ－９５以αＰＳＤ－９５为主，Ｎ端的两个半胱氨酸都棕榈酰基化，以活性无关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的转运．而βＳＡＰ－９７是Ｎ端含Ｌ２７结构域的异构体，它以ＣａＭＫⅡ活性相关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的数量．羧基端短尾的亚单位ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３，能与多种含ＰＤＺ结构域的蛋白质结合．在胞质内转运受体亚单位的滤泡中ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３就与谷氨酸受体结合蛋白（ＧＲＩＰ）、ＡＭＰＡ受体结合蛋白（ＡＢＰ）及蛋白激酶Ｃ"结合蛋白ＰＩＣＫ１结合，有助于受体亚单位向突触的转运．ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点能与Ｎ－乙酰马来酰亚胺－敏感的融合蛋白（Ｎ－ｅｔｈｙｌｍａｌｅｉｍｉｄｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｕｓｉｏｎｐｒｏｔｅｉｎ，ＮＳＦ）结合．滤泡中的ＧｌｕＲ２／３是通过ＮＳＦ相关的滤胞膜与胞质膜的融合插入到突触的ＰＳＤ上．在突触表面和细胞质之间形成快速的不受神经活性调节的组成性循环．ＧＲＩＰ及ＡＢＰ都是带有６个ＰＤＺ结构域的蛋白质，其中，３、５、６的ＰＤＺ结构域与ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点结合．ＧＲＩＰ和ＡＢＰ亦以ＰＤＺ结构域互相结合，形成ＡＭＰＡ受体的超分子复合物，通过抑制受体的内吞使它们定位并聚集于突触表面．这种结合受到神经活性的调节，神经活性激活的ＰＫＣ可使ＧｌｕＲ２的ＰＤＺ结合位点中Ｓｅｒ８８０磷酸化而解离与ＧＲＩＰ／ＡＢＰ的结合，且促进含ＰＤＺ结构域的ＰＩＣＫ与ＧｌｕＲ２的结合，减少ＡＭＰＡ受体的聚集，使受体亚单位ＧｌｕＲ２／３内部化，造成长时程抑制（ＬＴＤ）．同时ＳＮＡＰ（ＮＳＦ的结合蛋白）与ＧｌｕＲ１的结合会使ＰＩＣＫ离解，有利于ＡＭＰＡ受体在突触上的稳定．ＧＲＩＰ／ＡＢＰ与ＧＲＩＰ相关蛋白ＧＲＡＳＰ－１（一种鸟苷交换因子ＲａｓＧＥＦ）的结合，有可能通过Ｒａｓ信号传导来调节ＡＭＰＡ受体的分布．最近，Ｊｕ等［１７］利用二砷酸染料与羧基端带有４个半胱氨酸的ＡＭＰＡ受体亚单位（ＧｌｕＲ１和ＧｌｕＲ２）的结合，在神经活性诱导下，ＡＭＰＡ受体向突触转运时，区别出已存在于胞内的ＡＭＰＡ受体和在突触中新合成的ＡＭＰＡ受体向突触的转运．进一步证实了神经活性的诱导会激活树突中新的受体亚单位的合成，树突内ＡＭＰＡ受体的亚单位和新合成受体的亚单位均向活性突触中转运，这是突触传递效率增强的一个重要原因．２．２调节ＡＭＰＡ受体转运的信号通路ＧｌｕＲ１受体亚单位向突触的转运受神经活性的６１３··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）调节，神经活性激活ＮＭＤＡ受体产生内流的Ｃａ２＋信号，通过多种信号转导途径调节ＧｌｕＲ１受体亚单位的胞吞、胞吐和向突触的迁移．一条重要的通路是内流的Ｃａ２＋与ＣａＭ结合后，激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＣａＭＫⅡ激酶，活化的ＣａＭＫⅡ调节ＲａｓＧＥＦ或ＲａｓＧＡＰ的活性，从相反的两个方向调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路活性，促进ＡＭＰＡ受体迁入突触或内吞［１８］．同时结合了Ｃａ２＋的钙调蛋白（Ｃａ２＋／ＣａＭ）亦可直接激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＲａｓＧＥＦ（ＲａｓＧＲＦ１）使Ｒａｓ活化，激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，使ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位在神经活性的驱动下向突触中迁移［１９］．使人们意外的是，与细胞增殖和分化相关的信号转导通路Ｒａｓ－ＥＲＫ的激酶ＥＲＫ１／２在成熟的神经元中大量富集，在一个不再增殖和分化的神经元中，这条信号通路调节着树突棘的功能和结构变化．用ＭＥＫ（ＭＡＰＫ／ＥＲＫ的激酶）的抑制剂Ｐ９８０５９和Ｕ０１２６处理海马神经元，抑制ＥＲＫ１／２活性的同时检测到ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ被阻断．用定时的成像技术可观察到在重复的去极化形成ＬＴＰ的海马神经元中，有丝状伪足和新棘的形成．用Ｕ０１２６处理就观察不到丝状伪足和新棘的形成．说明Ｒａｓ－ＥＲＫ通路不仅与突触的功能可塑性相关，与突触结构可塑性也相关［１９］．Ｒａｓ还能激活膜结合的ＥＲＫ１／２库，使质膜上的Ｋｖ４．２Ｋ＋通道磷酸化而促进ＬＴＰ的起始．海马ＣＡ１区和ＣＡ３区中ＮＭＤＡ受体无关的ＬＴＰ，以及扁豆体中的ＬＴＰ都与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路相关．单眼剥夺后，对侧视皮层优势柱重建突触联系时亦要求Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的转导．ＲａｓＧＥＦ敲除小鼠，在水迷宫训练中丧失了记忆水下平台的能力．这些都表明损坏这条信号转导通路就破坏了记忆，ＲＡＳ－ＥＲＫ信号通路调节着突触传递的变化和新的突触回路的形成．突触中活化的ＣａＭＫⅡ可将质膜下受体库中谷氨酸受体亚单位的结合蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ磷酸化，而活化的ＰＰ１可使ｓｔａｒｇｚｉｎ去磷酸化，从两个方向调节ＡＭＰＡ受体进出突触．这是ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位迁入或迁出突触的另一种调节方式［１２］．突触中内流的Ｃａ２＋还可以激活ＰＩ３Ｋ信号转导通路．内流Ｃａ２＋激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ，活化的Ｒａｓ结合到邻近的与ＡＭＰＡ受体结合的肌醇磷脂激酶（ＰＩ３Ｋ）上，使它活化并产生三磷酸肌醇磷脂（ＩＰ３），ＩＰ３结合到转运ＡＭＰＡ受体的滤泡膜上，促进滤胞的胞吐，使突触中ＡＭＰＡ受体增加［２０］．近年来随着对ＬＴＰ和ＬＴＤ调节机理的深入研究，人们发现ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体和与它相关的多种信号传导通路的组分之间有着精细和复杂的结构联系，使它们能自如地控制ＬＴＰ和ＬＴＤ的产生．突触中Ｒａｓ超家族的小ＧＴＰａｓｅ（Ｒａｓ，Ｒａｐ）受到它们的活化因子（ＧＥＦ）和失活因子（ＧＡＰ）的调节，能在结合ＧＴＰ的活性状态和结合ＧＤＰ的失活状态之间转换，是控制ＡＭＰＡ受体转运的分子开关．活化的ＮＭＤＡ受体通道如有大量Ｃａ２＋内流，能激活ＲａｓＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合，活化Ｒａｓ．如仅有低水平Ｃａ２＋内流则激活ＲａｐＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合活化Ｒａｐ．活化的Ｒａｓ激活Ｐ４２／Ｐ４４ＭＡＰＫ，调节含ＧｌｕＲ１亚单位的受体进入突触，而活化的Ｒａｐ激活Ｐ３８ＭＡＰＫ调节含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体内部化，是两个作用相反的信号传导通路［２１］．应用ＮＭＤＡ受体亚单位ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ的专一性抑制剂，研究突触可塑性的调节机理，Ｌｉｕ等［２２］发现ＮＲ２Ａ亚单位调节突触的增强（ＬＴＰ）而ＮＲ２Ｂ亚单位则调节突触的抑制（ＬＴＤ）．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［１８］报告ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与Ｒａｓ的鸟苷交换因子ＲａｓＧＲＦ１结合，使ＥＲＫ信号通路直接与ＮＭＤＡ受体结合．ＮＭＤＡ受体活化形成的Ｃａ２＋／ＣａＭ与ＲａｓＧＲＦ１结合使Ｒａｓ活化，激活了Ｒａｓ／ＥＲＫ通路引发ＬＴＰ．随后有研究指出，出生后至７天的海马神经元突触中，ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ｂ亚单位为主，ＮＲ２Ｂ亚单位通过ＲａｓＧＥＦ激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路调节ＬＴＰ．在成熟的海马神经元（＞Ｐ２１）的突触中ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ａ亚单位为主，由ＮＲ２Ａ亚单位通过ＣａＭＫⅡ及ＲａｓＧＥＦ调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，引发突触的ＬＴＰ．但ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的偶联还不清楚．而Ｐ７～Ｐ８的海马神经元通过ＰＫＡ调节ＬＴＰ，且与ＣａＭＫⅡ无关．最近Ｂａｒｒｉａ等［２３］指出，突触中ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的羧基端都能直接与ＣａＭＫⅡ结合，并与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路偶联．ＮＲ２Ｂ亚单位的羧基端以高亲和性与ＣａＭＫⅡ结合，而ＮＲ２Ａ亚单位与ＣａＭＫⅡ结合的亲和性较低，活化的ＮＲ２Ｂ亚单位激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ／ＥＲＫ通路诱发ＬＴＰ要比ＮＲ２Ａ亚单位通过该通路诱发ＬＴＰ强得多．当有充分Ｃａ２＋进入突触时，ＮＲ２Ａ亚单位可以诱发ＬＴＰ．同时，突触中存在的异源ＮＭＤＡ受体如ＮＲ１／ＮＲ２Ａ／ＮＲ２Ｂ和ＮＲ１／ＮＲ２Ｂ都６１４··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）含有ＮＲ２Ｂ亚单位，它们与ＣａＭＫⅡ的结合能诱发ＬＴＰ．ＮＭＤＡ受体中ＮＲ２Ａ／２Ｂ亚单位含量的变化调节着由ＣａＭＫⅡ活性诱发的ＬＴＰ的强度．然而Ｍａｓｓｅｙ等［２４］和Ｋｉｍ等［２５］指出，无论皮层或海马神经元中ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位均能与突触中的ＲａｓＧＡＰ即ＳｙｎＧＡＰ形成一个复合物，主要定位在突触外质膜上．如果抑制了突触间隙中谷氨酸的回摄，突触外含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体被谷氨酸激活，通过ＳｙｎＧＡＰ／Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路使Ｇｌｕ２／３及ＧｌｕＲ１内吞而诱发ＬＴＤ［２５］．在突触中则以含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体为主，它的活化通过Ｒａｓ／ＥＲＫ通路促进ＧｌｕＲ１亚单位向突触中积聚而诱发ＬＴＰ．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［２６］进一步报告，ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与一个含有１３个ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＭＵＰＰ１结合，ＳｙｎＧＡＰ及ＣａＭＫⅡ也分别与ＭＵＰＰ１结合，它们形成了一个与受体结合的大的复合物（ＳｙｎＧＡＰ－ＭＵＰＰ１－ＣａＭＫⅡｃｏｍｐｌｅｘ），以此与Ｒａｐ－Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路偶联．基础条件下，复合物中的ＳｙｎＧＡＰ被ＣａＭＫⅡ磷酸化而失活，激活了Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ，会使ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞增加，降低突触的传递效率．而ＮＭＤＡ受体活化后Ｃａ２＋／ＣａＭ就与复合物中的ＣａＭＫⅡ结合，使ＣａＭＫⅡ解离下来，与受体结合的ＳｙｎＧＡＰ去磷酸化而活化，从而使Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ失活，抑制了ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞，使ＰＳＤ上受体的点状聚集增加，突触的传递效率增加，引起ＬＴＰ．他们还发现，ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ活性的能力远高于Ｒａｓ．Ｂｅｒｂｅｒｉｃｈ等［２７］注意到电刺激过表达ＮＲ２Ｂ亚单位的转基因小鼠，诱导的ＬＴＰ明显增强，学习和记忆的能力亦增强．同时过表达转运ＮＲ２Ｂ亚单位的动力蛋白ＦＩＫ１７的转基因小鼠，亦可造成ＮＲ２Ｂ亚单位表达的增强、ＬＴＰ的增强以及学习和记忆的增强．为研究ＮＲ２亚单位对诱导突触可塑性的作用，最近他们用ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的专一抑制剂进行实验，发现用抑制剂ＮＶＰ－ＡＡＭ０７７阻断ＮＲ２Ａ亚单位通道活性，强直刺激仍能诱导ＬＴＰ，说明ＮＲ２Ｂ亚单位的激活能诱发ＬＴＰ．无论ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位的专一抑制剂或非专一性抑制剂都只能减低４０％的ＬＴＰ，不能全部阻断ＬＴＰ．说明ＮＲ２的２个亚单位对诱导ＬＴＰ并无选择性．以上结果还有不少的矛盾，但不能排除采用的神经元和实验条件上存在差异．虽然对ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与哪种信号通路偶联，它诱导突触的增强还是减弱有着不同的看法，且ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ／ＥＲＫ通路的连接还不清楚，但可以确定突触中ＮＲ２Ａ亚单位的激活可以诱发ＬＴＰ，突触中ＮＲ２Ｂ亚单位的激活亦可以诱发ＬＴＰ，同时突触外ＮＲ２Ｂ亚单位与ＳｙｎＧＡＰ的结合通过Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路可诱发ＬＴＤ．３突触的结构可塑性树突棘是树突上兴奋性突触的突触后部分．棘头通过一个细小的颈部与树突的轴连接，是含有谷氨酸受体的功能单位，亦是一个整合输入信息和进行生化加工过程的独立单元，人们相信它可能是记忆贮存的地方．用定时的双光子激光扫描显微镜（ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅｔｗｏｐｈｏｔｏｎｌａｓｅｒ－ｓｃａｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）可连续观察树突棘变化．绿色荧光蛋白标记神经元的ａｃｔｉｎ，观察到静息条件下树突棘是一个不断运动着的结构，大小和形状各异．棘中富含ａｃｔｉｎ纤维，在棘颈和棘头的中心ａｃｔｉｎ纤维成束状排列，棘头的周围ａｃｔｉｎ纤维成网络状排布．棘中的ａｃｔｉｎ处于永恒的变化中，仅有５％的ａｃｔｉｎ是稳定的，绝大部分的ａｃｔｉｎ在２ｍｉｎ内全部转换．棘的形状和大小决定了棘中ＡＭＰＡ受体的数量．蘑菇状的大棘头中ＡＭＰＡ受体高度聚集在ＰＳＤ上（１５０个ＡＭＰＡ受体／棘），是高效传递的突触．小棘头及丝状伪足中仅有ＮＭＤＡ受体，不含ＡＭＰＡ受体，可能是静息突触．大部分树突棘在几个月期间是稳定的，约５％的棘会出现发生或消失的变化．在神经活性诱导下可见到棘形态的双向变化及棘的发生和消失．这种结构可塑性的改变伴随着突触强度的可塑性变化［２８］．经典的电生理方法无法检测单个棘的突触后谷氨酸受体的敏感性，也不能直接测定ＡＭＰＡ受体数量．封闭的硝基吲哚谷氨酸甲氧基衍生物（ＭＮ１－ｇｌｕｔａｍａｔｅ）可被双光子激光激活，能从三维方向对单个树突棘释放谷氨酸，并通过荧光成像观察被激活的树突棘的变化［２９］．在谷氨酸诱导ＬＴＰ期间，刺激后２０ｓ即可见到棘变大，变化高峰在６０ｓ，有些棘的变化持续１ｈ以上．蘑菇状棘头（大棘）瞬时变大，但会较快恢复原状．仅含ＮＭＤＡ受体的小棘会持续增大且伴有ＡＭＰＡ受体迁入．进一步研究发现，棘颈的形态（长度和直径）决定了活化的突触中内流Ｃａ２＋的浓度和维持的时间．蘑菇状大棘的棘颈短粗，突触后内流Ｃａ２＋升高后容易扩６１５··。
神经元突触可塑性和学习记忆的相互作用
神经元突触可塑性和学习记忆的相互作用神经元是构成神经系统的基本单位，其一般分为细胞体、树突、轴突等部分。
而神经元突触，则是神经元与其他神经元、肌肉纤维等细胞之间的连接点。
神经元突触可塑性是指神经元突触的连接强度和性质会随着神经元活动而发生改变的现象。
这一现象具有重要的生理和病理意义，同时也是人类学习和记忆的基础。
本文将就神经元突触可塑性和学习记忆的相互作用进行探讨。
I. 突触可塑性的类型突触可塑性包括长期增强和长期抑制。
长期增强是指当神经元通过突触传递电信号时，如果该神经元的兴奋性突触被强烈刺激，则该突触的连接强度将得到加强。
而长期抑制则是指当神经元通过突触传递电信号时，如果该神经元的抑制性突触被强烈刺激，则该突触的连接强度将被削弱。
这一现象可以通过多种方式来实现，如依赖于钙离子信号、第二信使、新蛋白合成等。
II. 学习记忆与突触可塑性学习和记忆是神经系统中最复杂和最为神秘的功能之一。
神经系统通过神经元突触的可塑性，来实现学习和记忆的过程。
一些实验和研究表明，记忆的形成和储存依赖于神经元在脑中的连接模式的改变。
换言之，学习和记忆的过程依赖于神经元突触的可塑性。
学习的过程通常是在神经元突触中实现的。
当新的知识、想法或经验被获取时，突触的连接强度将发生改变，从而在神经回路中留下痕迹。
尤其是在人的儿童期，神经元突触可塑性发生得尤其频繁。
这种现象表明，在大脑中突触可塑性是一个非常重要的过程，它为学习和记忆提供了必要的基础。
III. 突触可塑性的临床应用神经元突触可塑性不仅对学习和记忆的影响具有重要的意义，而且在治疗和预防神经系统疾病方面也有广泛的应用价值，并促进了神经可塑性的相关研究。
如在神经系统疾病中，神经元突触功能障碍通常是该疾病的一个关键诱因。
例如在阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化等疾病中，神经元突触的损害是导致这些疾病发生和进展的一个主要因素。
因此，研究神经元突触功能和使用相应的治疗方法，可能有助于发展治疗和预防神经系统疾病的新策略。
神经元突触可塑性对学习记忆的影响
神经元突触可塑性对学习记忆的影响神经元突触可塑性是指神经元之间的连接性和信号传递能力可以通过经验和学习进行调整和改变的现象。
这种可塑性对学习和记忆形成起着重要的作用，因为它使得大脑能够根据外界环境的变化和个体的经验进行适应和调整。
在神经元之间的连接中，突触扮演着重要的角色。
突触分为化学突触和电突触两种类型。
化学突触是最常见的类型，在两个神经元之间存在突触间隙，信号通过神经递质的释放和受体的结合来进行传递。
而电突触则是通过离子流动在突触间直接传递信号。
神经元突触可塑性的基本机制包括长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）两种形式。
LTP指的是神经元之间的突触连接强度增强，而LTD则是突触连接强度的减弱。
这些可塑性的变化与学习和记忆形成密切相关。
神经元突触可塑性对学习记忆的影响可以通过以下几个方面来解释：1. 学习增强突触连接：当一个学习事件发生时，突触间的连接强度可能会增强，这意味着神经元之间传递信号的效率和强度会增加。
这种突触增强可能会导致记忆的形成和巩固。
2. 更快的神经传递速度：近年来的研究表明，突触可塑性还可以对突触间传递信号的速度产生影响。
经过学习和记忆形成之后，信号传递的速度可能会加快，使得信息在神经网络中的传递更加高效。
3. 新的突触形成：学习和记忆的过程中，新的突触连接可能会形成。
这些新的突触可能会加强神经元之间的联系，促进信息的传递和存储，从而对学习和记忆起到重要的作用。
4. 突触消除和重新组织：对于一些弱化或不再需要的突触连接，神经元可以通过突触可塑性的机制将其消除或重新组织。
这种突触消除和重新组织可以帮助大脑更好地适应新的学习和记忆需求。
总之，神经元突触可塑性对学习和记忆的影响极为重要。
通过调整和改变神经元之间的连接性和信号传递能力，大脑可以适应外界环境的变化，从而实现学习和记忆的形成和巩固。
深入研究神经元突触可塑性的机制，有助于我们更好地理解学习和记忆的过程，并且可能为未来的教育和认知疾病治疗提供新的线索。
生物学中的神经可塑性和学习记忆
生物学中的神经可塑性和学习记忆人的大脑是一个神奇的系统，因为它能够经历多种形式的改变，并适应不同的环境和需求，这种能力称为可塑性。
在生物学中，神经可塑性是指神经元之间连接的改变和调整，这种改变是基于生物分子、信号通路、电生理和分子遗传学的复杂环境的。
这种可塑性使得人类具有学习和记忆的能力。
本文将介绍神经可塑性和学习记忆的相关知识。
神经可塑性神经可塑性是神经系统适应环境变化的能力。
它是非常复杂和多样化的，可以基于神经元之间的突触连接和神经元本身的结构和功能改变的。
神经元之间的连接是通过突触进行的。
突触可塑性是神经可塑性的重要组成部分。
根据突触形态与功能的相互作用，突触的可塑性可以被分为前突触和后突触的可塑性。
前突触可塑性通常是指与信号传递有关的突触结构和机制的可塑性。
这些改变可能是临时的或长期的，并在细胞和动物模型中有非常不同的时间和空间尺度。
长期增强(LTP)和长期抑制(LTD)是前突触可塑性的典型形式。
后突触可塑性限于神经元本身的结构和功能改变。
后突触结构和功能的改变包括纤毛和神经元宝盖、大图形可塑性、树突可塑性和神经元新生及其配对。
这些改变有助于神经元接收信号或自发性放电时将神经信号传递到下一个神经元。
学习与记忆学习是一种逐渐改变行为的过程或过渡状态。
它可以是基于恒定的或可变的信号环境的适应性过程。
学习通常始于信息的传递，记忆是学习内容的固化。
它需要突触可塑性以及在神经系统中形成新突触和新神经元的过程。
当信息通过进入神经网络传递给大脑时，突触和神经元的活动会发生改变，这就是学习的过程。
神经元活动对后突触细胞的信号生成有重要的影响，这些影响通常是有突触大小调整流程来实现的。
这个过程是是非常基本和同时也是复杂的，突触的大小变化往往基于神经元与后突触产生的分子信号分子，例如 Ca2+、cAMP和PKA。
突触大小改变的生长分子包括BDNF、腺苷酸激酶、cAMP和PKA。
长期增强(LTP)长期增强是一种突触可塑性的形式，指在发射突触和投射突触之间建立强大的联系。
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神经元的突触可塑性与学习和记忆陈燕＊（中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京１００１０１）摘要大量研究表明，神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性，与学习和记忆密切相关．最近，在经过训练的动物海马区，记录到了学习诱导的长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ），如果用激酶抑制剂阻断晚期ＬＴＰ，就会使大鼠丧失训练形成的记忆．这些结果指出，ＬＴＰ可能是形成记忆的分子基础．因此，进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制，对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义．此外，在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的ＬＴＰ，并发现神经元的树突棘数量减少，形态上产生畸变或萎缩，同时发现，产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白，故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗．综述了突触可塑性研究的最新进展，并展望了其发展前景．关键词ＮＭＤＡ受体相关的突触可塑性，学习，记忆，突触可塑性的机制学科分类号Ｑ４２＊通讯联系人．Ｔｅｌ：０１０－６４８８８５２８Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｓｒ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ收稿日期：２００７－１０－２７，接受日期：２００７－１１－３０生物化学与生物物理进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃｓ２００８，３５（６）：６１０￣６１９ｗｗｗ．ｐｉｂｂ．ａｃ．ｃｎＲｅｖｉｅｗｓａｎｄＭｏｎｏｇｒａｐｈｓ在神经系统中，大量神经元通过突触相互联系形成神经回路．中枢神经系统的兴奋性突触主要以谷氨酸为递质，突触前神经元释放谷氨酸，通过突触后的谷氨酸受体（ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ两种亚型），将突触前神经元的信号传递到突触后神经元．谷氨酸与ＡＭＰＡ受体结合，使突触后神经元去极化，从而产生脉冲发放．ＮＭＤＡ受体与谷氨酸结合，将突触前电信号转变成突触后神经元内的Ｃａ２＋信号，启动一系列生化级联反应，导致突触的可塑性变化．在神经元树突棘上，谷氨酸受体及其偶联的信号转导通路，通过各种支架蛋白形成突触后致密区（ＰＳＤ），它含有几百种蛋白质．这种复杂而精巧的棘突结构，是接收突触前信号并进行生化加工的独立单元．树突棘能对接收的大量信号进行神经计算和整合，并依据刺激的方式做出反应，使突触的结构和功能发生相应变化，即形成突触的可塑性．根据突触功能可塑性变化的性质不同，它可分为长时程增强（ｌｏｎｇｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）和长时程抑制（ｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＬＴＤ）．它们均能选择性地修饰行使功能的突触，使突触连接增强或减弱，因而能贮存大量信息，被认为是学习和记忆的神经基础．突触可塑性可分为与传递效率有关的功能可塑性和与信息贮存相关的树突棘形态变化的结构可塑性．突触不仅能通过对ＡＭＰＡ受体通道的修饰，以及ＡＭＰＡ受体插入和迁出突触来增强或抑制突触的传递效率，而且能通过树突棘的增大和萎缩以及棘的消失和新棘的形成使传递效率发生变化．突触可塑性因神经细胞种类、发育阶段、激活方式不同而变化，其形成机制复杂而多样．由于它可能是学习和记忆的神经基础，长期以来一直都是分子和细胞神经生物学的热门研究领域之一．虽然通常认为突触可塑性是学习和记忆的分子机制，但从未在学习和记忆的同时于记忆相关的脑区中记录到相关的ＬＴＰ．因为动物的记忆形成要经过多次训练，测定ＬＴＰ的指标取平均值时可能会模糊了个体之间的明显差异．另外，动物在进行学习和记忆时，在大量突触中可能仅有少数或分散的突触被激活，要记录到活性突触的变化也十分困难．同时，已知ＬＴＰ和ＬＴＤ均能导致记忆的贮存，不同突触产生的ＬＴＰ和ＬＴＤ在群体检测中可能相互抵消．最近这方面的研究取得了突破性的进展．Ｇｒｕａｒｔ等［１］报告，在用声音引起小鼠的瞬膜条件反射实验中，声音引起眨眼的同时，在海马区记录到突触后场电位（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ）的陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）增强．Ｗｈｉｔｌｏｃｋ等［２］在经过抑制性躲避训练（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｖｏｉｄａｎｃｅｔｒａｉｎｉｎｇ）的大鼠海马中，检测到突触后场电位增强，ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１／２亚单位数量的增加，以及ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８３１磷酸化程度增加．这些变化与高频电刺激诱发的ＬＴＰ的变化相同．Ｐａｓｔａｌｋｏｖａ等［３］的实验表明，用激酶（ＰＫＭｚ）的专一的抑制剂阻断大鼠海马已形成的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），能使贮存的空间记忆丧失．大鼠在训练中学习到的躲避电击位置的记忆与Ｌ－ＬＴＰ一起消失了．这些实验直接表明，ＬＴＰ是海马中学习和记忆形成的机制．如果在贮存长期记忆的皮层注入激酶（ＰＫＭｚ）的专一抑制剂使之失活，长期的嗅觉记忆也会很快丧失［４］．进一步研究哺乳动物脑中各种类型的突触可塑性与不同类型的记忆的关系，以及不同形式的突触可塑性分子机制，对认识学习和记忆的分子机制有重要的意义．值得指出的是，相当一些与精神迟滞疾病相关的突变基因大多编码突触可塑性信号转导通路中的调节蛋白，深入研究突触可塑性机制将会对一些精神疾病的治疗提供新的启示．因而，研究突触的可塑性及其调节机制有重要意义．１突触的功能可塑性１．１突触功能的长时程增强（ＬＴＰ）神经激活突触后的ＮＭＤＡ受体，可诱导与ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ，造成突触前递质释放的增加，突触后ＡＭＰＡ受体通道的电导增加和兴奋性突触后电流（ＥＰＳＣｓ）的增加，用荧光免疫法可观察到突触后致密区（ＰＳＤ）上ＡＭＰＡ受体以及突触数量的增加．这种突触可塑性是研究最深入的一种．弱刺激引发的早期ＬＴＰ（Ｅ－ＬＴＰ）促进了突触前谷氨酸的释放，增加了突触后ＡＭＰＡ受体通道的开启、Ｎａ＋离子的内流以及突触后膜的去极化．同时，活化的ＣａＭＫⅡ使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，增加了单个受体通道的电导，提高了传递效率．强直刺激诱导的晚期ＬＴＰ（Ｌ－ＬＴＰ），除了突触效率长时程增强外，还激活了细胞核内的基因转录和蛋白质合成，使ＬＴＰ得以长时间维持，保证记忆的长期贮存或记忆的巩固．强直刺激造成很强的突触后膜的去极化，启动快速的神经脉冲发放．同时活化了ＮＭＤＡ受体，造成Ｃａ２＋内流，激活了通道附近及与通道结合的一些激酶如ＣａＭＫⅡ、ＥＲＫ１／２、ＰＫＡ、ＰＫＣ等，通过各种信号转导途径引发一系列的可塑性变化，如突触后致密区ＡＭＰＡ受体的磷酸化修饰，ＡＭＰＡ受体从质膜下的受体库向ＰＳＤ滑动使受体数量增加［５］，ＡＭＰＡ受体迁入仅含ＮＭＤＡ受体的静息突触，使之变为功能性突触［６］，树突棘形态变化，激活细胞核内基因表达以及新突触的产生．内流Ｃａ２＋与结合在ＮＭＤＡ受体通道上的钙调蛋白（ＣａＭ）结合（Ｃａ２＋／ＣａＭ），并与ＣａＭＫⅡ形成复合物使之激活．ＣａＭＫⅡ迁移到ＰＳＤ与ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位结合，使ＡＭＰＡ受体ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８３１磷酸化，导致受体通道的电导增加．Ｃａ２＋／ＣａＭ还激活腺苷环化酶（ＡＣ）使ＰＫＡ活化，造成ＧｌｕＲ１亚单位的Ｓｅｒ８４５磷酸化，增加通道开启的可能性，同时促进ＧｌｕＲ４亚单位插入突触中，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＰＫＣ还调节ＡＭＰＡ受体亚单位从质膜下受体库中向ＰＳＤ转移，使受体密度增加．活化的ＣａＭＫⅡ能激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，内流Ｃａ２＋亦能直接激活Ｒａｓ鸟苷交换因子（ＲａｓＧＥＦ）而活化Ｒａｓ－ＥＲＫ通路．这条通路的活化能使质膜上的Ｋ＋通道磷酸化，促进ＬＴＰ的启动，还能调节ＡＭＰＡ受体向突触的转运，增加传递效率．活化的ＣａＭＫⅡ和ＥＲＫ都能调节树突棘形态的变化和新突触的产生．近来还发现了受体通道类型改变的突触可塑性，即可通透Ｃａ２＋的ＡＭＰＡ受体可塑性（ｃａｌｃｉｕｍ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅＡＭＰＡｒｅｃｅｐｔｏｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ＣＡＲＰ）［７］．受神经刺激活化的突触中，含ＧｌｕＲ２亚单位的ＡＭＰＡ受体数量增加，取代通透Ｃａ２＋的内向整流通道（含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体），使突触变为不能通透Ｃａ２＋的内向非整流通道（含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体）．虽然一般认为在ＬＴＰ期间，ＮＭＤＡ受体的变化对突触传递影响不大，然而在活性诱导下，ＮＭＤＡ受体的组分亦发生一定的变化．含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体内部化，而含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体迁入突触补缺，因迁入的受体少于内部化的受体，使ＬＴＰ期间ＮＭＤＡ受体的反应性减低．在活性突触中维持Ｌ－ＬＴＰ需要与可塑性相关的可塑性因子，亦称标识（Ｔａｇ），使活性增强的突触能捕获维持ＬＴＰ所需的各种组分．Ｌ－ＬＴＰ期间在突触中能专一地激活标识的产生，它可能是某些蛋白质、活化的激酶或蛋白质合成装置的组分．在活性突触中，它们截获突触新合成的或前次Ｌ－ＬＴＰ产生的与突触可塑性相关蛋白，使Ｌ－ＬＴＰ得以维６１１··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）持．突触之间能相互竞争截获这些蛋白质，一个突触活性增强会导致另一突触的抑制，说明ＬＴＰ不仅是一个动态的过程而且是竞争性过程［７］．维持Ｌ－ＬＴＰ所需的基因转录和蛋白质合成是如何调节的？快速的电信号通过Ｌ型钙通道ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡＲ通道迅速变为流入树突棘的Ｃａ２＋信号，形成Ｃａ２＋／ＣａＭ复合物，通过ＣａＭＫⅣ、ＥＲＫ以及ｃＡＭＰ／ＰＫＡ等激酶的信号转导途径，将信号转移到细胞核中，激活核内的转录因子ＣＲＥＢ（ｃＡＭＰｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ）和ＤＲＥＭ（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｕｌａｔｏｒ）．同时内流的Ｃａ２＋可激活细胞质中Ｔ淋巴细胞的核因子ＮＦＡＴ（ｎｕｃｌｅａｒｆａｃｔｏｒｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄＴｃｅｌｌ）使之转移到核中，它们都能激活基因表达，产生活性突触中维持ＬＴＰ所需的蛋白质，以及产生新的功能性突触所需要的蛋白质．如果在动作电位的刺激下，同时抑制了ＬＴＣｓ和ＮＭＤＡ受体的活性，不产生内流Ｃａ２＋信号，就不能引起转录的激活．１．２突触功能的长时程抑制（ＬＴＤ）有多种方法通过不同的信号转导途径诱发ＬＴＤ，然而经典ＬＴＤ是通过ＮＭＤＡ受体诱导的．持续低频刺激（０．５～５Ｈｚ）下，在海马ＣＡ１区激活ＮＭＤＡ受体会造成Ｃａ２＋内流，但比诱导ＬＴＰ造成的Ｃａ２＋内流要低得多．Ｃａ２＋高亲和性的磷脂酶ＰＰ１与Ｃａ２＋结合后转移到突触且被激活，使得被ＣａＭＫⅡ、ＰＫＡ和ＰＫＣ磷酸化的ＡＭＰＡ受体去磷酸化．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端Ｓｅｒ８３１的去磷酸化会降低通道的电导，而Ｓｅｒ８４５的去磷酸化，使得ＡＭＰＡ受体通道开启的可能性降低，造成传递效率下降．同时，Ｓｅｒ８４５去磷酸化的ＧｌｕＲ１亚单位，遭到发动蛋白（ｄｙｎａｍｉｎ）和网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）调节的内部化，降低了突触传递效率．有较多的证据表明，含ＧｌｕＲ２亚单位受体的内部化是ＬＴＤ产生的关键．阻断ＮＭＤＡ受体活性或螯合内流的Ｃａ２＋均能阻断ＬＴＤ的产生．ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位分别和多种信号转导组分相结合，形成复杂的复合物，以此调节ＬＴＰ和ＬＴＤ．一些实验指出，ＮＲ２Ｂ亚单位与突触中的ＲａｓＧＡＰ（Ｒａｓ的ＧＴＰ酶激活蛋白）即ＳｙｎＧＡＰ结合，内流的Ｃａ２＋通过ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路使ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化，产生ＬＴＤ．最近有报告指出，ＮＭＤＡ受体活化激活的Ｐ３８ＭＡＰＫ，促进调节内吞的小ＧＴＰａｓｅＲａｂ５与结合ＧＤＰ的抑制因子ＧＤＩ结合，使之活化并转移到突触后ＰＳＤ外的胞吞区，与网格蛋白（ｃｌａｔｈｒｉｎ）及接头蛋白ＡＰ２结合，调节ＧｌｕＲ２／３、ＧｌｕＲ１亚单位内部化［９］．但对ＮＲ２Ｂ亚单位与什么信号转导通路结合，调节ＬＴＰ还是ＬＴＤ存在不同的见解．Ｐａｌｍｅｒ等［１０］指出，ｈｉｐｐｏｃａｌｉｎ是仅在中枢神经系统中存在的高亲和性Ｃａ２＋结合蛋白，在海马ＣＡ１区锥体细胞中最富集，诱导ＬＴＤ时它是ＮＭＤＡ受体内流Ｃａ２＋的传感器，通过直接与接头蛋白ＡＰ２复合物中的β２－ａｄａｐｔｉｎ亚单位结合，调节活性相关的ＡＭＰＡ受体的内吞．ＬＴＤ期间ＡＭＰＡ受体的内部化机理受到关注但远未清楚．ＬＴＰ期间主要是含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入突触，而ＬＴＤ期间主要是含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体从突触迁出．突触的双向可塑性是分别通过ＡＭＰＡ受体的两种不同亚单位的进入和迁出来调节的．那么，下一轮激活突触双向可塑性如何能继续发生？ＭｃＣｏｒｍａｋ等［１１］最近证明，活性诱导含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体向突触迁入的同时，发生了与活性无关的含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体和含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的对等交换．在含ＧｌｕＲ１的ＡＭＰＡ受体迁入的同时携带了帮助ＡＭＰＡ受体在突触后插入的插座蛋白（ｓｌｏｔｐｒｏｔｅｉｎ），以利于受体交换时含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体的插入．这种与活性无关的受体的对等交换缓慢地进行，它不改变突触的强度，但能改变ＡＭＰＡ受体中亚单位的组分，以利于下次突触可塑性的诱导．虽然现已报告了许多类型的ＬＴＰ和ＬＴＤ，但它们都与什么类型的记忆相关还需要进行大量深入的研究．２ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运是调节突触功能可塑性的重要途径２．１ＡＭＰＡ受体向活性突触的转运除了突触ＰＳＤ上ＡＭＰＡ受体的修饰改变通道的传导特性之外，突触后ＡＭＰＡ受体的数量在更大程度上决定了突触的快速兴奋性传导的效率，它在突触后的密度受神经活性的调节．ＡＭＰＡ受体亚单位的转录和蛋白质的合成，受体亚单位向突触的转运及内部化，均受到神经活性调节．ＡＭＰＡ受体是由４种亚单位（ＧｌｕＲ１～ＧｌｕＲ４）组成的四聚体，通常由２个同源或异源二聚体（ＧｌｕＲ１／１、ＧｌｕＲ２／２或ＧｌｕＲ１／２、ＧｌｕＲ２／３）组成．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端是长尾的，ＧｌｕＲ３亚单位羧基６１２··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）端是短尾的，而ＧｌｕＲ２和ＧｌｕＲ４因剪接方式不同羧基端有的是长尾，有的是短尾．ＡＭＰＡ受体亚单位在内质网合成后经糖基化修饰就组成了二聚体或四聚体，经过在高尔基氏体中进一步糖基化修饰，定向转运到突触外质膜下的受体库中或直接插入突触中．羧基端是长尾的受体亚单位ＧｌｕＲ１／４的二聚体以及ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二体在神经活性调节下迁入和迁出突触．短尾的ＧｌｕＲ２／３通过组成性循环直接插入到突触中，不受神经活性的调节，而ＧｌｕＲ２／３的内吞受神经活性调节．这些受体亚单位都不含马达结构域，不能独立地迁移到突触中．神经元中存在大量支架蛋白和辅助蛋白协助它们转运．一般说来，含有８０个氨基酸的ＰＤＺ结构域的支架蛋白，能与ＡＭＰＡ受体亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点结合，帮助受体亚单位转运到突触中并促进它们在突触后ＰＳＤ中的定位和聚集．在内质网上新合成的ＧｌｕＲ１亚单位通过羧基端的ＰＤＺ结合位点与含ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＳＡＰ－９７结合，有利于ＧｌｕＲ１亚单位向突触外的质膜下受体库中转运，亦有利于ＬＴＰ期间被磷酸化的ＧｌｕＲ１迁入到突触中．ＧｌｕＲ１亚单位羧基端的ＰＤＺ结合位点又能与４次跨膜的蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ结合［１２］，内质网中新合成的ＧｌｕＲ１就与ｓｔａｒｇｚｉｎ结合，有利于受体亚单位的多聚及从内质网中释放出来．Ｓｔａｒｇｚｉｎ作为受体的辅助亚单位，帮助含ＧｌｕＲ１亚单位的受体从质膜上运送到突触外的质膜下受体库中．库中贮存了胞内近９０％的含ＧｌｕＲ１亚单位的受体，ｓｔａｒｇｚｉｎ／ＧｌｕＲ１亚单位复合物在质膜上可自由滑动，复合物中的ｓｔａｒｇｚｉｎ一旦与ＰＳＤ－９５结合就将受体复合物插入到突触表面．在基础条件下这种插入是很缓慢的［１２］．在神经活性诱导下激活的ＰＫＣ使ＧｌｕＲ１的Ｓｅｒ８１８磷酸化，这是受体亚单位插入突触的关键步骤［１３］．同时活化的ＣａＭＫⅡ及ＰＫＣ使ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的多个Ｓｅｒ磷酸化，磷酸化的ｓｔａｒｇｚｉｎ羧基端的ＰＤＺ结合位点与支架蛋白ＰＳＤ－９５结合，保证了磷酸化的ＧｌｕＲ１转移到突触中且聚集在突触表面［１４］．在活性诱导下ＧｌｕＲ１－ＧｌｕＲ２异源二聚体依ＧｌｕＲ１的方式聚集于突触中．反之，ｓｔａｒｇｚｉｎ的去磷酸化会造成ＧｌｕＲ亚单位从突触中迁出，导致ＬＴＤ．Ｅｌｉａｓ等［１５］最近报告在未成熟的棘中ＡＭＰＡ受体亚单位通过ｓｔａｒｇｚｉｎ与ＳＡＰ－９７结合转运到突触中．在成熟的棘中，ＡＭＰＡ受体亚单位通过与ＰＳＤ－９５和ＰＳＤ－９３的结合转运到突触中．Ｓｃｈｌüｔｅｒ等［１６］发现ＰＳＤ－９５和ＳＡＰ－９７因Ｎ端修饰不同有α和β两种异构体．ＰＳＤ－９５以αＰＳＤ－９５为主，Ｎ端的两个半胱氨酸都棕榈酰基化，以活性无关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的转运．而βＳＡＰ－９７是Ｎ端含Ｌ２７结构域的异构体，它以ＣａＭＫⅡ活性相关的方式调节突触中ＡＭＰＡ受体的数量．羧基端短尾的亚单位ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３，能与多种含ＰＤＺ结构域的蛋白质结合．在胞质内转运受体亚单位的滤泡中ＧｌｕＲ２－ＧｌｕＲ３就与谷氨酸受体结合蛋白（ＧＲＩＰ）、ＡＭＰＡ受体结合蛋白（ＡＢＰ）及蛋白激酶Ｃ"结合蛋白ＰＩＣＫ１结合，有助于受体亚单位向突触的转运．ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点能与Ｎ－乙酰马来酰亚胺－敏感的融合蛋白（Ｎ－ｅｔｈｙｌｍａｌｅｉｍｉｄｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｕｓｉｏｎｐｒｏｔｅｉｎ，ＮＳＦ）结合．滤泡中的ＧｌｕＲ２／３是通过ＮＳＦ相关的滤胞膜与胞质膜的融合插入到突触的ＰＳＤ上．在突触表面和细胞质之间形成快速的不受神经活性调节的组成性循环．ＧＲＩＰ及ＡＢＰ都是带有６个ＰＤＺ结构域的蛋白质，其中，３、５、６的ＰＤＺ结构域与ＧｌｕＲ２／３羧基端的ＰＤＺ结合位点结合．ＧＲＩＰ和ＡＢＰ亦以ＰＤＺ结构域互相结合，形成ＡＭＰＡ受体的超分子复合物，通过抑制受体的内吞使它们定位并聚集于突触表面．这种结合受到神经活性的调节，神经活性激活的ＰＫＣ可使ＧｌｕＲ２的ＰＤＺ结合位点中Ｓｅｒ８８０磷酸化而解离与ＧＲＩＰ／ＡＢＰ的结合，且促进含ＰＤＺ结构域的ＰＩＣＫ与ＧｌｕＲ２的结合，减少ＡＭＰＡ受体的聚集，使受体亚单位ＧｌｕＲ２／３内部化，造成长时程抑制（ＬＴＤ）．同时ＳＮＡＰ（ＮＳＦ的结合蛋白）与ＧｌｕＲ１的结合会使ＰＩＣＫ离解，有利于ＡＭＰＡ受体在突触上的稳定．ＧＲＩＰ／ＡＢＰ与ＧＲＩＰ相关蛋白ＧＲＡＳＰ－１（一种鸟苷交换因子ＲａｓＧＥＦ）的结合，有可能通过Ｒａｓ信号传导来调节ＡＭＰＡ受体的分布．最近，Ｊｕ等［１７］利用二砷酸染料与羧基端带有４个半胱氨酸的ＡＭＰＡ受体亚单位（ＧｌｕＲ１和ＧｌｕＲ２）的结合，在神经活性诱导下，ＡＭＰＡ受体向突触转运时，区别出已存在于胞内的ＡＭＰＡ受体和在突触中新合成的ＡＭＰＡ受体向突触的转运．进一步证实了神经活性的诱导会激活树突中新的受体亚单位的合成，树突内ＡＭＰＡ受体的亚单位和新合成受体的亚单位均向活性突触中转运，这是突触传递效率增强的一个重要原因．２．２调节ＡＭＰＡ受体转运的信号通路ＧｌｕＲ１受体亚单位向突触的转运受神经活性的６１３··生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．２００８；３５（６）调节，神经活性激活ＮＭＤＡ受体产生内流的Ｃａ２＋信号，通过多种信号转导途径调节ＧｌｕＲ１受体亚单位的胞吞、胞吐和向突触的迁移．一条重要的通路是内流的Ｃａ２＋与ＣａＭ结合后，激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＣａＭＫⅡ激酶，活化的ＣａＭＫⅡ调节ＲａｓＧＥＦ或ＲａｓＧＡＰ的活性，从相反的两个方向调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路活性，促进ＡＭＰＡ受体迁入突触或内吞［１８］．同时结合了Ｃａ２＋的钙调蛋白（Ｃａ２＋／ＣａＭ）亦可直接激活结合在ＮＭＤＡ受体ＮＲ２Ｂ亚单位上的ＲａｓＧＥＦ（ＲａｓＧＲＦ１）使Ｒａｓ活化，激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，使ＡＭＰＡ受体的ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位在神经活性的驱动下向突触中迁移［１９］．使人们意外的是，与细胞增殖和分化相关的信号转导通路Ｒａｓ－ＥＲＫ的激酶ＥＲＫ１／２在成熟的神经元中大量富集，在一个不再增殖和分化的神经元中，这条信号通路调节着树突棘的功能和结构变化．用ＭＥＫ（ＭＡＰＫ／ＥＲＫ的激酶）的抑制剂Ｐ９８０５９和Ｕ０１２６处理海马神经元，抑制ＥＲＫ１／２活性的同时检测到ＮＭＤＡ受体相关的ＬＴＰ被阻断．用定时的成像技术可观察到在重复的去极化形成ＬＴＰ的海马神经元中，有丝状伪足和新棘的形成．用Ｕ０１２６处理就观察不到丝状伪足和新棘的形成．说明Ｒａｓ－ＥＲＫ通路不仅与突触的功能可塑性相关，与突触结构可塑性也相关［１９］．Ｒａｓ还能激活膜结合的ＥＲＫ１／２库，使质膜上的Ｋｖ４．２Ｋ＋通道磷酸化而促进ＬＴＰ的起始．海马ＣＡ１区和ＣＡ３区中ＮＭＤＡ受体无关的ＬＴＰ，以及扁豆体中的ＬＴＰ都与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路相关．单眼剥夺后，对侧视皮层优势柱重建突触联系时亦要求Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的转导．ＲａｓＧＥＦ敲除小鼠，在水迷宫训练中丧失了记忆水下平台的能力．这些都表明损坏这条信号转导通路就破坏了记忆，ＲＡＳ－ＥＲＫ信号通路调节着突触传递的变化和新的突触回路的形成．突触中活化的ＣａＭＫⅡ可将质膜下受体库中谷氨酸受体亚单位的结合蛋白ｓｔａｒｇｚｉｎ磷酸化，而活化的ＰＰ１可使ｓｔａｒｇｚｉｎ去磷酸化，从两个方向调节ＡＭＰＡ受体进出突触．这是ＧｌｕＲ１及ＧｌｕＲ１／ＧｌｕＲ２亚单位迁入或迁出突触的另一种调节方式［１２］．突触中内流的Ｃａ２＋还可以激活ＰＩ３Ｋ信号转导通路．内流Ｃａ２＋激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ，活化的Ｒａｓ结合到邻近的与ＡＭＰＡ受体结合的肌醇磷脂激酶（ＰＩ３Ｋ）上，使它活化并产生三磷酸肌醇磷脂（ＩＰ３），ＩＰ３结合到转运ＡＭＰＡ受体的滤泡膜上，促进滤胞的胞吐，使突触中ＡＭＰＡ受体增加［２０］．近年来随着对ＬＴＰ和ＬＴＤ调节机理的深入研究，人们发现ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体和与它相关的多种信号传导通路的组分之间有着精细和复杂的结构联系，使它们能自如地控制ＬＴＰ和ＬＴＤ的产生．突触中Ｒａｓ超家族的小ＧＴＰａｓｅ（Ｒａｓ，Ｒａｐ）受到它们的活化因子（ＧＥＦ）和失活因子（ＧＡＰ）的调节，能在结合ＧＴＰ的活性状态和结合ＧＤＰ的失活状态之间转换，是控制ＡＭＰＡ受体转运的分子开关．活化的ＮＭＤＡ受体通道如有大量Ｃａ２＋内流，能激活ＲａｓＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合，活化Ｒａｓ．如仅有低水平Ｃａ２＋内流则激活ＲａｐＧＥＦ与ＮＭＤＡ受体亚单位的结合活化Ｒａｐ．活化的Ｒａｓ激活Ｐ４２／Ｐ４４ＭＡＰＫ，调节含ＧｌｕＲ１亚单位的受体进入突触，而活化的Ｒａｐ激活Ｐ３８ＭＡＰＫ调节含ＧｌｕＲ２的ＡＭＰＡ受体内部化，是两个作用相反的信号传导通路［２１］．应用ＮＭＤＡ受体亚单位ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ的专一性抑制剂，研究突触可塑性的调节机理，Ｌｉｕ等［２２］发现ＮＲ２Ａ亚单位调节突触的增强（ＬＴＰ）而ＮＲ２Ｂ亚单位则调节突触的抑制（ＬＴＤ）．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［１８］报告ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与Ｒａｓ的鸟苷交换因子ＲａｓＧＲＦ１结合，使ＥＲＫ信号通路直接与ＮＭＤＡ受体结合．ＮＭＤＡ受体活化形成的Ｃａ２＋／ＣａＭ与ＲａｓＧＲＦ１结合使Ｒａｓ活化，激活了Ｒａｓ／ＥＲＫ通路引发ＬＴＰ．随后有研究指出，出生后至７天的海马神经元突触中，ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ｂ亚单位为主，ＮＲ２Ｂ亚单位通过ＲａｓＧＥＦ激活Ｒａｓ－ＥＲＫ通路调节ＬＴＰ．在成熟的海马神经元（＞Ｐ２１）的突触中ＮＭＤＡ受体以ＮＲ２Ａ亚单位为主，由ＮＲ２Ａ亚单位通过ＣａＭＫⅡ及ＲａｓＧＥＦ调节Ｒａｓ－ＥＲＫ通路，引发突触的ＬＴＰ．但ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路的偶联还不清楚．而Ｐ７～Ｐ８的海马神经元通过ＰＫＡ调节ＬＴＰ，且与ＣａＭＫⅡ无关．最近Ｂａｒｒｉａ等［２３］指出，突触中ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的羧基端都能直接与ＣａＭＫⅡ结合，并与Ｒａｓ－ＥＲＫ信号通路偶联．ＮＲ２Ｂ亚单位的羧基端以高亲和性与ＣａＭＫⅡ结合，而ＮＲ２Ａ亚单位与ＣａＭＫⅡ结合的亲和性较低，活化的ＮＲ２Ｂ亚单位激活ＣａＭＫⅡ／Ｒａｓ／ＥＲＫ通路诱发ＬＴＰ要比ＮＲ２Ａ亚单位通过该通路诱发ＬＴＰ强得多．当有充分Ｃａ２＋进入突触时，ＮＲ２Ａ亚单位可以诱发ＬＴＰ．同时，突触中存在的异源ＮＭＤＡ受体如ＮＲ１／ＮＲ２Ａ／ＮＲ２Ｂ和ＮＲ１／ＮＲ２Ｂ都６１４··陈燕：神经元的突触可塑性与学习和记忆２００８；３５（６）含有ＮＲ２Ｂ亚单位，它们与ＣａＭＫⅡ的结合能诱发ＬＴＰ．ＮＭＤＡ受体中ＮＲ２Ａ／２Ｂ亚单位含量的变化调节着由ＣａＭＫⅡ活性诱发的ＬＴＰ的强度．然而Ｍａｓｓｅｙ等［２４］和Ｋｉｍ等［２５］指出，无论皮层或海马神经元中ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位均能与突触中的ＲａｓＧＡＰ即ＳｙｎＧＡＰ形成一个复合物，主要定位在突触外质膜上．如果抑制了突触间隙中谷氨酸的回摄，突触外含ＮＲ２Ｂ亚单位的ＮＭＤＡ受体被谷氨酸激活，通过ＳｙｎＧＡＰ／Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路使Ｇｌｕ２／３及ＧｌｕＲ１内吞而诱发ＬＴＤ［２５］．在突触中则以含ＮＲ２Ａ亚单位的ＮＭＤＡ受体为主，它的活化通过Ｒａｓ／ＥＲＫ通路促进ＧｌｕＲ１亚单位向突触中积聚而诱发ＬＴＰ．Ｋｒａｐｉｖｉｎｓｋｙ等［２６］进一步报告，ＰＳＤ上的ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与一个含有１３个ＰＤＺ结构域的支架蛋白ＭＵＰＰ１结合，ＳｙｎＧＡＰ及ＣａＭＫⅡ也分别与ＭＵＰＰ１结合，它们形成了一个与受体结合的大的复合物（ＳｙｎＧＡＰ－ＭＵＰＰ１－ＣａＭＫⅡｃｏｍｐｌｅｘ），以此与Ｒａｐ－Ｐ３８ＭＡＰＫ信号通路偶联．基础条件下，复合物中的ＳｙｎＧＡＰ被ＣａＭＫⅡ磷酸化而失活，激活了Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ，会使ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞增加，降低突触的传递效率．而ＮＭＤＡ受体活化后Ｃａ２＋／ＣａＭ就与复合物中的ＣａＭＫⅡ结合，使ＣａＭＫⅡ解离下来，与受体结合的ＳｙｎＧＡＰ去磷酸化而活化，从而使Ｒａｐ及Ｐ３８ＭＡＰＫ失活，抑制了ＡＭＰＡ受体亚单位的内吞，使ＰＳＤ上受体的点状聚集增加，突触的传递效率增加，引起ＬＴＰ．他们还发现，ＳｙｎＧＡＰ调节Ｒａｐ活性的能力远高于Ｒａｓ．Ｂｅｒｂｅｒｉｃｈ等［２７］注意到电刺激过表达ＮＲ２Ｂ亚单位的转基因小鼠，诱导的ＬＴＰ明显增强，学习和记忆的能力亦增强．同时过表达转运ＮＲ２Ｂ亚单位的动力蛋白ＦＩＫ１７的转基因小鼠，亦可造成ＮＲ２Ｂ亚单位表达的增强、ＬＴＰ的增强以及学习和记忆的增强．为研究ＮＲ２亚单位对诱导突触可塑性的作用，最近他们用ＮＭＤＡ受体ＮＲ２亚单位的专一抑制剂进行实验，发现用抑制剂ＮＶＰ－ＡＡＭ０７７阻断ＮＲ２Ａ亚单位通道活性，强直刺激仍能诱导ＬＴＰ，说明ＮＲ２Ｂ亚单位的激活能诱发ＬＴＰ．无论ＮＲ２Ａ和ＮＲ２Ｂ亚单位的专一抑制剂或非专一性抑制剂都只能减低４０％的ＬＴＰ，不能全部阻断ＬＴＰ．说明ＮＲ２的２个亚单位对诱导ＬＴＰ并无选择性．以上结果还有不少的矛盾，但不能排除采用的神经元和实验条件上存在差异．虽然对ＮＭＤＡ受体的ＮＲ２Ｂ亚单位与哪种信号通路偶联，它诱导突触的增强还是减弱有着不同的看法，且ＮＲ２Ａ亚单位与Ｒａｓ／ＥＲＫ通路的连接还不清楚，但可以确定突触中ＮＲ２Ａ亚单位的激活可以诱发ＬＴＰ，突触中ＮＲ２Ｂ亚单位的激活亦可以诱发ＬＴＰ，同时突触外ＮＲ２Ｂ亚单位与ＳｙｎＧＡＰ的结合通过Ｒａｐ／Ｐ３８ＭＡＰＫ通路可诱发ＬＴＤ．３突触的结构可塑性树突棘是树突上兴奋性突触的突触后部分．棘头通过一个细小的颈部与树突的轴连接，是含有谷氨酸受体的功能单位，亦是一个整合输入信息和进行生化加工过程的独立单元，人们相信它可能是记忆贮存的地方．用定时的双光子激光扫描显微镜（ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅｔｗｏｐｈｏｔｏｎｌａｓｅｒ－ｓｃａｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）可连续观察树突棘变化．绿色荧光蛋白标记神经元的ａｃｔｉｎ，观察到静息条件下树突棘是一个不断运动着的结构，大小和形状各异．棘中富含ａｃｔｉｎ纤维，在棘颈和棘头的中心ａｃｔｉｎ纤维成束状排列，棘头的周围ａｃｔｉｎ纤维成网络状排布．棘中的ａｃｔｉｎ处于永恒的变化中，仅有５％的ａｃｔｉｎ是稳定的，绝大部分的ａｃｔｉｎ在２ｍｉｎ内全部转换．棘的形状和大小决定了棘中ＡＭＰＡ受体的数量．蘑菇状的大棘头中ＡＭＰＡ受体高度聚集在ＰＳＤ上（１５０个ＡＭＰＡ受体／棘），是高效传递的突触．小棘头及丝状伪足中仅有ＮＭＤＡ受体，不含ＡＭＰＡ受体，可能是静息突触．大部分树突棘在几个月期间是稳定的，约５％的棘会出现发生或消失的变化．在神经活性诱导下可见到棘形态的双向变化及棘的发生和消失．这种结构可塑性的改变伴随着突触强度的可塑性变化［２８］．经典的电生理方法无法检测单个棘的突触后谷氨酸受体的敏感性，也不能直接测定ＡＭＰＡ受体数量．封闭的硝基吲哚谷氨酸甲氧基衍生物（ＭＮ１－ｇｌｕｔａｍａｔｅ）可被双光子激光激活，能从三维方向对单个树突棘释放谷氨酸，并通过荧光成像观察被激活的树突棘的变化［２９］．在谷氨酸诱导ＬＴＰ期间，刺激后２０ｓ即可见到棘变大，变化高峰在６０ｓ，有些棘的变化持续１ｈ以上．蘑菇状棘头（大棘）瞬时变大，但会较快恢复原状．仅含ＮＭＤＡ受体的小棘会持续增大且伴有ＡＭＰＡ受体迁入．进一步研究发现，棘颈的形态（长度和直径）决定了活化的突触中内流Ｃａ２＋的浓度和维持的时间．蘑菇状大棘的棘颈短粗，突触后内流Ｃａ２＋升高后容易扩６１５··。