科大研究團隊揭示大腦維持平衡的機制

香港科技大學（科大）一支跨學科研究團隊，發現了人類大腦如何開啟及關閉神經活動的機制，對了解如癲癇症、帕金遜症及毛細血管擴張性共濟失調等神經系統疾病的機理，提供了重要的基礎。

於科大生命科學部主任兼講座教授賀若蒲領導下，作出有關發現的博士研究生程愛芳指出：「正如生活中很多事情一樣，健康的大腦功能取決於各種活動之間的平衡。我們認為大腦是活躍的，譬如提一下腿或說一句話，都屬於活躍的身體機能；但能夠讓我們的大腦停止這些活動同樣重要。惟一直以來，科學界都不清楚大腦具體如何執行這種調控功能。」

研究團隊發現，大腦分別透過調節蛋白激酶ATM和ATR的水平，來平衡這種「開始」與「停止」的功能。 例如，病理情況下，當ATM水平下降時，ATR的水平就會增加，反之亦然。此外，團隊還發現，ATM負責調控興奮性突觸微小囊泡，而ATR則負責調控抑制性突觸微小囊泡，這兩種激酶是透過控制這些微小囊泡的運動，從而調控神經活動的興奮抑制平衡。神經元突觸乃兩個神經元之間的空隙，用以調節大腦中的訊息流動。

身兼科大超高分辨率成像中心主任的賀若蒲教授表示：「這項新發現屬基礎研究領域，但對人類疾病的研究具有重大意義。舉個例子，癲癇症患者的其中一個問題就是缺乏抑制能力。正如我們的研究結果預測，ATR太少的人很可能會患上癲癇症；相反，缺乏ATM的人則難以精確地控制活動能力，亦難於維持適當的神經興奮/抑制比例(E/I Ratio)，這意味著ATM和ATR之間存在陰陽平衡關係。但這只是研究的開端，我相信我們的工作將有助開拓更廣泛的神經系統疾病機理研究。」

這項發現早前獲刊登於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

團員透過科大提供的超高分辨率顯微鏡，以極高倍率觀察兩種激酶在細胞中的位置。顯微鏡特有的定格設計，有效維持拍攝高解像度影像過程所需要的穩定性。

科大物理學系教授及超高分辨率成像中心副主任杜勝望教授表示：「我們面對的其中一項重大挑戰，是即使在超高分辨率的顯微鏡下，所有的囊泡看起來都非常相似。為了進行辨識，我們為顯微鏡研發了一套三色系統，結果協助團隊證實了ATM和ATR不會於同一個VAMP2標記的突觸小泡上出現。」

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