大脑中数千种神经元的工作描述通常包括一个共同的功能:释放被称为神经递质的化学物质，通过被称为突触的回路连接进行交流。

　　在一项由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助的新研究中，麻省理工学院(MIT)教授特洛伊·利特尔顿(Troy Littleton)的实验室将试图了解神经元如何构建不同强度的突触，这种突触的多样性可能是神经交流多样性的关键。

　　Littleton是Picower学习与记忆研究所和麻省理工学院生物、大脑和认知科学系的神经科学教授，他说，这些发现可以增加科学家对神经回路如何发展和变化以反映学习和经验的理解——一种被称为可塑性的现象——也可能提出在自闭症或智力残疾等非典型疾病中调整突触强度的方法。

　　利用控制果蝇肌肉的神经元，这项研究将重点放在“活跃区”(AZs)上，这是一种微小的神经结构，可以使神经递质在每个突触上释放。利特尔顿说，果蝇提供了一个简单的模型，可以帮助阐明影响AZ强度的许多基本因素，这些因素也在其他动物(包括哺乳动物)的神经元中起作用。

　　在幼虫发育过程中，神经元形成数百个az。在2018年的一项研究中，利特尔顿的实验室发现，AZs的强度差异很大:大约10%的AZs释放神经递质的频率是大多数较弱突触的50倍。研究人员还发现，最强的AZs通常是那些有最多时间发展和积累许多蛋白质构建块的AZs。

　　这项新的研究将在五年内提供近190万美元的资金，研究小组将了解这些活跃区域是如何从十几种不同的蛋白质中逐步建立起来的，这些蛋白质处于不同的发育阶段。

　　因为一些AZs显然比其他AZs建得更大更坚固，利特尔顿把这个过程比作在一个社区建造各种各样的房子——从四居室的大房子到小联排别墅。

　　这项新研究，包括该团队在皮考尔研究所创新基金的支持下所做的初步工作，将有助于解释每种结构是如何在同一个细胞中相对丰富地出现的。

　　例如，在一组实验中，他的团队将研究建筑材料的供应——各种蛋白质——是否限制了在发育停止之前有多少AZs能够成熟到完全的强度(例如，也许他们没有得到足够的木材或钉子来及时完整地构建房子)。科学家们将对此进行测试，例如，通过基因操作来改变关键蛋白质的产量。

　　通过对蛋白质积累的过程进行成像，并日复一日地观察相同的az(实验室使用的一种称为“活体成像”的技术)，他们可以看到蛋白质可用性的变化如何改变神经元中az的构建。

　　在另一组实验中，团队将测试一些az是否比其他az更善于获取可用的材料供应并加以利用(例如，一些az可能比其他az拥有更多的木匠，以充分利用可用的钉子和木材)。

　　为了更好地理解这种构建过程在哺乳动物等寿命较长的动物身上是如何运作的，它们不仅需要收集蛋白质材料，还需要维护和替换，它们将人为地延长果蝇的幼虫期。

　　在第三组测试中，他们将研究两种类型的神经元，它们分别连接到同一块苍蝇肌肉，但以不同的方式施加控制。虽然每一种类型的神经元都通过释放相同的神经递质(谷氨酸)来工作，但“强直性”神经元的特点是少量但持续的谷氨酸释放，而“阶段性”细胞释放的谷氨酸更强，但更偶尔。

　　该研究将研究AZ的发育如何不同，例如，由于基因表达的差异，促进这些其他类似细胞的不同功能。

　　总之，他们的目标是确定神经元如何建立不同的连接和交流能力和风格。