我們的神經(jīng)系統(tǒng)能夠在維持完全功能的同時不斷進行自我重建，這是一種令人驚嘆的能力。

    神經(jīng)元可以存活多年，但其中的元件（組成細胞的蛋白和分子）一直在更新?lián)Q代。為何這種持續(xù)性的重建沒有影響我們的思考、記憶和學(xué)習(xí)，這是神經(jīng)生物學(xué)中最大的難題之一。

    比利時Liege 大學(xué)的Eve Marder教授一直對這個問題很感興趣。日前，他和同事提出了一個神經(jīng)元應(yīng)對持續(xù)性元件更替時的自我調(diào)控模型，并將其發(fā)表在五月二十二日的Neuron雜志上。

    離子通道是細胞表面上的分子大門，決定著機體所需的神經(jīng)元機能，例如調(diào)節(jié)肢體運動的幅度和感知信息的處理。不同類型的神經(jīng)元擁有不同的離子通道組合。

    受體是神經(jīng)元彼此通訊的分子傳聲器。神經(jīng)元中的受體和離子通道在不斷進行著更新?lián)Q代，細胞需要將這種更新控制在不干擾神經(jīng)系統(tǒng)功能的水平上。曾經(jīng)有人認為，每個神經(jīng)元中的離子通道和受體數(shù)量都存在一個“出廠設(shè)置”或者“默認值”。但這一觀點并不讓令人信服，因為在神經(jīng)元的一生中存在太多的環(huán)境變化。

    研究人員指出，如果不存在這樣的默認值，那么神經(jīng)元就需要一個內(nèi)部計量器來監(jiān)控電活動，并隨之調(diào)節(jié)離子通道的表達。單個神經(jīng)元始總是某個神經(jīng)回路的一部分，它需要這樣的機制來維持整個系統(tǒng)的內(nèi)部平衡。

    Marder等人認為，神經(jīng)元上的離子通道表達率決定著生理學(xué)的細胞類型。他們建立了一個離子通道表達的簡單生化模型，并在此基礎(chǔ)上解讀神經(jīng)元的自我調(diào)節(jié)。

    研究顯示，細胞不需要事先設(shè)定太多的具體活性。事實上，這樣反而會壞事。“有些機能會出現(xiàn)相互矛盾，”O'Leary說。“就好比說你不能把空調(diào)設(shè)個十幾度，又把暖氣片設(shè)到二十幾度。它們會一直纏斗下去，導(dǎo)致你付一大筆電費。”

    研究團隊還發(fā)現(xiàn)，雖然有些神經(jīng)元的活性相似，但它們的離子通道表達并不相同。這就像同音字一樣，聽起來差不多但仔細一看其實完全不同。

    神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的維持依賴于神經(jīng)元中的離子通道表達。有些離子通道的喪失是補償性的，而有些病理學(xué)的功能喪失是內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制本身所造成的（例如與癲癇有關(guān)的神經(jīng)過度興奮）。

    這項研究中的模型可以幫助人們進一步理解人腦的復(fù)雜機制，催生全新的疾病治療策略，O'Leary說。“這項研究有助于我們理解健康狀態(tài)下的神經(jīng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)，這對于研究和治療一些疾病很有意義。”