GABA神經(jīng)元是腦內(nèi)主要的抑制性神經(jīng)元，GABAA受體是腦內(nèi)主要的抑制性遞質(zhì)受體，最近關(guān)于這方面有新的研究進(jìn)展。

皮層的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算是由興奮性和抑制性神經(jīng)元的突觸相互作用來介導(dǎo)的，但是有關(guān)皮層網(wǎng)絡(luò)計(jì)算在正常活動（behaving）動物中的活性如何，知道得很少。這里，有人通過單個、雙個全細(xì)胞記錄，再結(jié)合雙光子顯微鏡，研究了正?；顒有∈蟮耐盃钇樱╞arrel cortex），直接比較了大腦皮層第Ⅱ/Ⅲ層抑制性和興奮性神經(jīng)元突觸驅(qū)動的膜電位動力學(xué)。人們發(fā)現(xiàn)，抑制性神經(jīng)元與興奮性神經(jīng)元同步去極化，但是當(dāng)處在腦的不同狀態(tài)時，抑制性神經(jīng)元更為活躍，并且兩類抑制性神經(jīng)元有差別性的貢獻(xiàn)。快速放電的GABA神經(jīng)元活性在安靜、清醒動物中占主導(dǎo)地位；而當(dāng)活動、清醒的時候，非快速放電的GABA神經(jīng)元去極化，發(fā)放動作電位的頻率增高。興奮性神經(jīng)元的稀少、不相關(guān)的動作電位放電由快速、大幅度及細(xì)胞特異的去極化所驅(qū)動。相比之下，抑制性神經(jīng)元發(fā)放相關(guān)聯(lián)的動作電位，有更高的放電頻率，由比較慢、比較小而且被寬廣同步化的去極化所驅(qū)動［22］。

突觸傳遞的強(qiáng)度受神經(jīng)遞質(zhì)受體數(shù)目和活性的調(diào)節(jié)，但是關(guān)于腳手架蛋白及受體的密度和絕對值，關(guān)于突觸部位分子相互作用的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，知道得很少。近來有人應(yīng)用抑制性突觸的納米成像技術(shù)，做了三維和定量的納米成像，其基礎(chǔ)是單分子檢測，目的是特征化抑制性突觸的超微結(jié)構(gòu)，而且計(jì)數(shù)腳手架蛋白和受體結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)目。在脊髓突觸上人們觀察到，橋連蛋白腳手架蛋白和甘氨酸受體之間存在空間組構(gòu)上的密切關(guān)系。內(nèi)源性橋連蛋白成簇，密度為5000～10000分子/μm2，橋連蛋白分子和受體結(jié)合位點(diǎn)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系接近1:1，此結(jié)果符合二維腳手架蛋白的情況，其中所有橋連蛋白分子都可貢獻(xiàn)于受體的結(jié)合。甘氨酸和GABAA受體復(fù)合物競爭突觸結(jié)合位點(diǎn)，這件事突出地表明，單分子成像技術(shù)可以潛在地在納米精確度上定量突觸可塑性［23］。

突觸的分子構(gòu)筑決定了在某個穩(wěn)定狀態(tài)時的突觸強(qiáng)度，模塊式腳手架蛋白對于突觸的內(nèi)部組構(gòu)是決定性的因素。它們提供了短暫固定神經(jīng)遞質(zhì)受體到突觸后膜的結(jié)合位點(diǎn)，從而調(diào)定突觸傳遞的增益。此外，突觸腳手架蛋白結(jié)合于細(xì)胞骨架元素，調(diào)節(jié)突觸后致密（PSD）的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)事件。基于此，很有必要了解腳手架蛋白的真實(shí)數(shù)目，以便在定量水平上評定它們在超微結(jié)構(gòu)、功能及突觸可塑性方面的作用。有研究發(fā)展了以單分子成像為基礎(chǔ)的納米技術(shù)，這使得人們可以在脊髓神經(jīng)元上對抑制性突觸的分子組構(gòu)得到進(jìn)一步定量的看法［23］。

抑制性突觸PSD的特征是，它有一個致密的、作為腳手架蛋白的橋連蛋白簇，這個簇為抑制性的甘氨酸受體（GlyR）和GABAA受體提供結(jié)合位點(diǎn)。這些簇的形成和維持，依賴于受體-橋連蛋白以及橋連蛋白-橋連蛋白的相互作用。橋連蛋白分子有能力在N末端（G）域和C末端（E）域分別三聚化和二聚化。這些特點(diǎn)導(dǎo)致了一個模型，在此模型中橋連蛋白在突觸膜下面形成六邊形點(diǎn)陣，它對GlyRβ和GABAA受體的α1—α3、β2和β3亞單位提供共同結(jié)合位點(diǎn)。電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)證實(shí)，抑制性PSD實(shí)際上是一個扁平狀盤，其面積為0.04～0.15 μm2，厚度約為33 nm，而橋連蛋白分子保持在離突觸膜的相對恒定距離處成簇［23］。

1．實(shí)驗(yàn)技術(shù)途徑和研究問題的特點(diǎn)

除一般方法外，單分子成像方法被較多采用，其中包括PALM(6)和STORM(7)等。在此基礎(chǔ)上，還做了許多新的應(yīng)用，如PALM/STORM成像的重組、三維的PALM和STORM、定量單分子成像用的是脈沖光轉(zhuǎn)變、光漂白和單熒光團(tuán)的檢測，把熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訑?shù)目。通過這些來定量一個PSD里面有幾個分子［23］。

所研究的問題有突觸橋連蛋白簇（用PALM方法）及其內(nèi)部組構(gòu)、抑制性突觸的三維組構(gòu)（用雙色3D-PALM/STORM方法）、突觸部位內(nèi)源性橋連蛋白分子的數(shù)目和密度、內(nèi)源性甘氨酸受體和GABAA受體之間對競爭性突觸結(jié)合位點(diǎn)活性依賴的競爭、關(guān)于突觸橋連蛋白簇上甘氨酸受體結(jié)合位點(diǎn)的定量研究［23］。

2．通過定量納米技術(shù)建立突觸結(jié)構(gòu)的真實(shí)模型

突觸作為一個信號裝置設(shè)備，主要通過其分子組成部分來實(shí)現(xiàn)自身的功能，這取決于突觸成分的數(shù)目以及突觸成分在突觸結(jié)構(gòu)里面的位置。抑制性突觸研究的中心思想是考察單分子成像的固有特征，逐個檢測熒光團(tuán)，目的是提取超微結(jié)構(gòu)的信息，以及有關(guān)脊髓神經(jīng)元甘氨酸抑制性突觸上橋連蛋白這種腳手架蛋白的定量信息。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用一系列以單分子為基礎(chǔ)的成像途徑，得到了一些新信息，這些信息提供了有關(guān)抑制性PSD組成及組構(gòu)的更加真實(shí)的圖像（表3-1）［23］。

表3-1　培養(yǎng)脊髓神經(jīng)元抑制性突觸的定量參數(shù)

GlyR即甘氨酸受體。

有關(guān)這些數(shù)值的細(xì)節(jié)，將另作詳細(xì)介紹。注意在活體成熟突觸上，或當(dāng)突觸實(shí)現(xiàn)可塑性反應(yīng)時，這些數(shù)值可能有相當(dāng)?shù)淖儺?。由?D-PALM有限的空間分辨，因此這些有關(guān)厚度和體積的讀數(shù)成為以上數(shù)值的上限［23］。

3．抑制性突觸后致密的組構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)

有幾方面的證據(jù)表明，橋連蛋白簇是一個存在于質(zhì)膜下的二維結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡資料顯示，突觸后致密（PSD）厚度約為33 nm。免疫電鏡材料進(jìn)一步顯示，橋連蛋白分子位于離突觸膜相對等的距離之處。橋連蛋白這種腳手架蛋白是競爭性抑制性受體的動態(tài)平臺。抑制性PSD的形態(tài)學(xué)似乎在穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)抑制性突觸中起作用。當(dāng)興奮性突觸發(fā)生可塑性反應(yīng)時，抑制性PSD的大小及復(fù)雜性會增加［23］。