體內樹突棘的電壓區室化
樹突棘是神經元樹突上的小突起，可接收上游神經元來自軸突的輸入。因此它借倒了大部分的神經興奮性的傳遞。但研究發現樹突棘的功能不只如此，它還擁有可以將電壓與樹突本身區隔開來以達成調控的功能。
研究以光學的方式來測量膜電位，這裡用了一種稱為基因編碼電壓指示器（Genetically encoded voltage indicator）的方式測量，它是用了一種可以檢測到膜電位變化的蛋白質，再將它以螢光方式表現出來的一種檢測方式。
確認了此種方式產生的螢光與電活動有明確相關後，進行了對神經細胞的螢光紀錄，發現了有三種不同模式的去極化時空模式。
第一種是動作電位反向傳播的情況，樹突以及樹突棘會同時有大範圍的去極化反應。第二種是只有局部的樹突以及樹突棘有去極化的現象。而最後一種是只有樹突棘有去極化。後面兩種都是在神經元在亞閾值的情況下容易見到。
接下來研究員想知道感官的刺激會是哪一種類型的去極化。因此他們對老鼠的鬍鬚吹氣進行刺激，發現是其中第二種局部樹突以及樹突棘去極化的情況會更容易的被檢測到，而樹突棘獨立的去極化模式跟平常不受刺激的時候沒有明顯差距。在這個感官刺激的活動期間存在樹突棘獨立的去極化意味著樹突棘可以在體內生理狀態下劃分電壓。
再來他們研究了只有樹突棘的去極化模式，研究員們以一種雙光子光遺傳學方法，這種方法可以對單細胞的神經元產生動作電位。發現若刺激樹突時，樹突以及其周圍的樹突棘都會產生去極化，但若對樹突棘刺激時，樹突只會有很微弱的去極化產生。這樣的研究顯示了，樹突棘其實扮演了一種像是二極體一樣的整流功能，只能單向的使電流通過，同時也可以調控輸入的訊號。
因此這篇研究表明了，樹突棘除了作為鈣的生化隔間以外，還作為電的隔間存在，可以劃分開電壓的情況，這對突觸的功能、整合以及可塑性都可能有重要的作用。
撰文：溫倩玟
原始文章：Cornejo, Victor Hugo, Netanel Ofer, and Rafael Yuste. "Voltage compartmentalization in dendritic spines in vivo." Science (2021):eabg0501. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg0501
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