[导读:]我们的大脑具有很高的灵活性或“可塑性”，这是因为神经元能够通过与其他的神经元建立新的或更强的连接来做新的事情。但是，如果一些连接得到强化
我们的大脑具有很高的灵活性或“可塑性”，这是因为神经元能够通过与其他的神经元建立新的或更强的连接来做新的事情。但是，如果一些连接得到强化，那么神经科学家们就会推理神经元必须进行相应地抵消，以免它们接收到过多的输入信号。在一项新的科学研究中，来自美国麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员首次证实了这种平衡是如何实现的：当一个被称为突触的连接得到强化时，紧邻的突触基于一种至关重要的被称作Arc的蛋白的作用而发生减弱。
在一个关键的实验中，这些研究人员通过改变神经元的“感受域（receptive field）”---神经元作出反应的视野区域---来诱导可塑性。神经元通过位于它们的分枝样树突的小棘表面上的突触接受输入。为了改变一个神经元的感受域，他们在屏幕上给小鼠显示了与这个神经元的初始感受域不同的靶区域，随后密切地监测它的突触发生的变化，他们精确地找到了与这个神经元相关的树突棘。每当这个靶区域处于他们想要诱导的新的感受域位置时，他们通过在小鼠视觉皮层内闪现蓝光来加强这个神经元的反应，就像另一个神经元那样触发额外的活性。这个神经元已经基因改造，能够被闪现的蓝光激活，这种技术被称为“光遗传学（optogenetics）”。
这些研究人员一遍又一遍地做了这个实验。由于光刺激与小鼠视觉的这个新位置中的靶区域的每次出现相关联，这导致这个神经元增强了树突棘上的特定突触，从而编码新的感受域。
El-Boustani说，“我们能够重编程完整大脑中的单个神经元并在活体组织中见证允许这些细胞通过突触可塑性整合新功能的分子机制的多样性，我认为这是相当了不起的。”
随着编码新的感受域的突触在增加，这些研究人员能够在双光子显微镜下观察到附近的突触在缩小。在缺乏光刺激的实验性对照神经元中，他们并没有观察到这些变化。
随后这些研究人员进一步证实了他们的发现。鉴于突触是非常小的，它们接近于光学显微镜的分辨率极限。因此，在这些实验之后，他们仔细分析了含有受到操纵的神经元和对照神经元的树突的脑组织，并将它们运送到瑞士洛桑联邦理工学院的合作者那里。他们进行了专门的更高分辨率的三维电子显微镜成像，证实了在双光子显微镜下观察到的结构差异是有效的。Sur 说，“这是在体内成像后重建的比较长树突长度。”
当然，利用蓝光闪现重编程小鼠中的经过基因改造的神经元是一种不自然的操纵，因此这些研究人员开展了另一个更经典的“单眼剥夺（monocular deprivation）”实验，在这个实验中，他们暂时地闭合了小鼠的一只眼睛。当发生这种情况时，与这只闭合的眼睛相关的神经元中的突触发生减弱，而与另一只仍然打开的眼睛相关的突触发生强化。随后，当他们重新打开这只之前闭合的眼睛时，这些突触再次重新排列。他们也跟踪了这一行动，并且观察到随着突触发生强化，它们邻近的突触发生减弱以作为补偿。
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