5日，记者中国科学技术大学获悉，该校毕国强和刘北明团队与国外合作者合作，通过发展前沿冷冻电镜断层三维成像技术，在神经突触的分子组织架构与功能研究方面取得突破。相关研究成果日前发表在《自然.神经科学》上。

神经突触是大脑中众多神经元之间信息传递和存储的最基本的结构与功能单元。突触的异常则可能是导致如抑郁症和阿尔茨海默病等精神与神经疾病的起源。精确解析突触的蛋白分子结构和组织架构及其在神经活动或异常过程中的变化是解密大脑奥妙的一个关键环节，也是脑科学与脑疾病研究中最基础的核心研究方向之一。由于缺乏有效的研究手段，神经突触在很大程度上仍旧是一个“黑盒子”。

经过长达十年的艰苦攻关，毕国强教授团队研发了新型冷冻光电关联显微成像技术，在国际上开创性地开展了基于冷冻电镜与关联显微成像技术的神经突触超微结构与功能研究。在此基础上，研究团队发展了一种基于过采样与自动分类的冷冻电镜断层三维成像亚区域图像处理方法，实现了对细胞断层三维重构图像中无标记和无模板依赖的蛋白质自动识别和三维重构分析。基于这一方法，研究团队实现了对抑制性神经突触中GABAA受体的自动化辨别并解析了其19Å分辨率的原位三维结构。 进一步，通过对GABAA受体在突触中的空间分布进行分析，发现了这些受体在抑制性突触中呈现层级状的组织分布规则。

该研究成果对抑制性突触分子组织架构的解析表明：利用冷冻电镜技术对突触超微结构与功能这一“黑匣子”的解密迈出了关键的一步，审稿人评论：“这是首次利用冷冻电镜断层成像技术对受体蛋白进行定位研究分析，这一工作将成为领域内的一个里程碑。” (记者 吴长锋)