摘要

特拉维夫大学的研究人员发现，长期以来被认为在学习与记忆中起关键作用的NMDA受体（NMDAR），还在稳定大脑活动中扮演了重要角色。NMDAR通过设定神经网络活动的“基线水平”，帮助大脑在持续的环境和生理变化中维持稳定功能。这一发现可能为抑郁症、阿尔茨海默病和癫痫等与神经稳定性失调相关的疾病提供创新治疗方法。

关键发现

• NMDAR通过设定基线水平稳定神经网络：NMDAR在维持大脑活动稳定性中起到核心作用。

• 阻断NMDAR会破坏基线恢复：阻断NMDAR会导致大脑活动无法恢复到正常水平，影响神经稳态。

• NMDAR功能的新见解：这一发现可能为抑郁症和癫痫等疾病的治疗提供新思路。

研究背景

大脑的稳定性（即稳态）是支持学习、记忆和信息编码的基础。尽管过去几十年的研究主要集中在突触可塑性上，但维持大脑稳态的机制尚未完全明确。NMDAR作为一种与学习和记忆密切相关的受体，其在大脑稳定性中的作用成为本次研究的焦点。

研究方法

研究团队采用了三种主要研究方法：

1. 体外实验：在培养的神经元中进行电生理记录，使用创新的“双重扰动”技术研究NMDAR功能。

2. 体内实验：在活体小鼠的海马体中直接注入NMDAR阻断剂，并记录长期神经活动。

3. 计算模型：通过数学模型分析神经网络水平的稳定性机制。

研究结果

1. NMDAR设定基线活动水平：

   • 阻断NMDAR后，神经元活动无法恢复到正常基线水平，表明NMDAR在维持活动基线中起关键作用。

   • 进一步研究发现，NMDAR通过激活钙离子信号通路（eEF2K-BDNF）调节基线水平，这一通路与氯胺酮的抗抑郁作用相关。

2. 活体动物中的验证：

   • 通过直接向海马体注入NMDAR阻断剂，研究人员发现海马体活动在清醒和睡眠状态下均显著降低，且无法恢复，进一步证实了NMDAR在设定基线活动中的作用。

3. 网络水平的稳定性：

   • 计算模型表明，大脑稳定性是在神经网络水平而非单个神经元水平上实现的。这种网络水平的稳定性有助于减少噪声并增强信号传播。

研究意义

1. 对抑郁症治疗的启示：

   • 氯胺酮作为一种快速抗抑郁药物，通过阻断NMDAR发挥作用。研究结果表明，氯胺酮可能通过降低过度活跃脑区（如外侧缰核）的活动基线来产生抗抑郁效果，而不干扰稳态过程。

2. 对其他疾病的潜在影响：

   • 这一发现可能为阿尔茨海默病和癫痫等与神经稳定性失调相关的疾病提供新的治疗思路。

未来研究方向

研究团队计划进一步探索单神经元漂移的功能意义，并扩展对其他脑区和疾病状态的研究。此外，他们正在开发基于NMDAR功能的新型治疗方法，以更好地应对神经精神疾病。

关于本研究

• 作者：Noga Shahar

• 研究机构：特拉维夫大学

• 发表期刊：Neuron

• 研究类型：开放获取

• 论文标题：“NMDA receptors regulate the firing rate set point of hippocampal circuits without altering single-cell dynamics” by Antonella Ruggiero et al.

总结：
这项研究揭示了NMDAR在大脑稳定性中的关键作用，为理解抑郁症、阿尔茨海默病和癫痫等疾病的机制提供了新视角，并为开发创新治疗方法奠定了基础。