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团队专家讨论冷冻电镜数据采集。 （中国科大供图）
深圳特区报讯（记者 闻坤）日前，中国科学技术大学（简称“中国科大”）/中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院毕国强、刘北明、陶长路团队，联合美国加州大学洛杉矶分校周正洪团队、南方科技大学王培毅团队、深圳先进院孙坚原团队在国际学术期刊《科学》发表最新研究成果。
在该研究中，研究团队通过自主研发的毫秒级时间分辨原位冷冻电镜成像技术，破解了神经信息传递过程中，突触囊泡释放与快速回收的完整生物物理过程，并提出“亲吻-收缩-逃逸/融合”模型。这一成果统一了科学界关于突触囊泡释放与回收机制长达50年的两个争议模型，为理解神经信号传递、神经可塑性及相关脑疾病机理提供了全新视角。
为了“看清”突触囊泡传递信息的动态过程，研究团队将光遗传学刺激与投入式冷冻技术进行耦合，开发出了毫秒级时间分辨的冷冻电镜制样技术。基于此技术，研究团队清晰地揭示了突触囊泡释放与快速回收的完整过程，并提出“亲吻-收缩-逃逸/融合”全新的理论模型：当神经信号达到后4毫秒内，装载着神经递质的囊泡先与突触前膜“亲吻”形成约4纳米的融合孔。随后，囊泡发生快速收缩，其表面积减半，变成小囊泡。最终，大部分小囊泡在70毫秒内开始以“逃逸”方式离开，少部分则与突触前膜“全融合”。
该研究刷新了传统认知：囊泡释放并非简单的全融合或亲吻-逃逸，而是包含一个关键的中间收缩阶段。这一进展，不仅统一了半个世纪以来的科学争议，也为深入理解神经信号传递、突触可塑性以及阿尔兹海默症、帕金森病等脑疾病发病机理研究提供了新视角。此外启兴网，研究团队开发的毫秒级时间分辨原位冷冻电镜成像等创新技术，有望为研究细胞内其他动态过程如病毒感染、药物作用等过程提供新的技术手段。
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