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Neuroscience News

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大腦中的“ 穀氨酸羽流”現象，可能是先兆性偏頭痛發作的原因，羽流狀穀氨酸還可能與其他腦部症狀有關。

偏頭痛是一種困擾許多人的慢性疾病，輕則讓人難以集中注意力，重則帶來身體和精神的雙重摺磨，破壞人們正常的生產生活。

而對於偏頭痛的成因，目前還沒有統一和明確的理論。

Via：nytimes。com

有些人在偏頭痛發作之前，會經歷一個先兆階段（aura），在短時間內出現視覺、其他感知覺、語言或肢體的障礙等。

最近，猶他大學健康學院（University of Utah Health）的一項國際研究發現，

大腦中的“ 穀氨酸羽流”現象，可能是先兆性偏頭痛發作的原因，也有可能引起神經系統疾病，包括中風和腦外傷。

01 什麼是“穀氨酸羽流”？

穀氨酸是大腦中重要的興奮性神經遞質，是大腦正常功能不可缺少的物質。

而羽流則是一種流體力學現象，比如煙囪上冒出的煙，狀似羽毛，就是一種羽流。

Via：wikipedia

讓我們回到關於偏頭痛的神經科學研究。

科學家們使用小鼠作為實驗動物，發現當偏頭痛或其他神經系統疾病產生的時候，大腦中的穀氨酸會被大量釋放到細胞之外的空間，繼而引發一場大腦內的“海嘯”。

一波又一波的電活動在整個大腦內去極化傳播，造成大幅度的異常活躍。

這種

穀氨酸的異常釋放、湧入細胞外空間

的現象，被稱為“

穀氨酸羽流

”。

02 “穀氨酸羽流”如何產生？

主持這項研究的布倫南（K。C。 Brennan）教授稱：“穀氨酸羽流是偏頭痛機制的新發現， 而且它很可能與其他神經系統的疾病也有一定關係。”

和許多科學發現一樣，這項發現也是偶然發生的。該研究的作者帕特里克·帕克（Patrick Parker）博士，當時還是布倫南實驗室的一名研究生。

他正在進行一項實驗，研究攜帶人類某種偏頭痛基因的小鼠腦中，穀氨酸訊號是否有異常。這一人類基因在以往研究中被發現是家族性偏癱2型偏頭痛（FHM2）的致病基因。

Via：ars。els-cdn。com

穀氨酸作為在神經細胞之間傳遞訊號的物質，雖然重要，但並非越多越好。太多的穀氨酸會過度啟用細胞，起到破壞作

用。

因此大腦在進化過程中逐漸形成了抑制穀氨酸、維持動態平衡的方法。

之前在義大利開展的研究發現，FHM2 基因突變會減慢細胞外空間穀氨酸的清除速度，從而導致大腦的過度活躍。

但是帕克等人的最新結果卻與這個結論不一致，穀氨酸似乎是從某個中心位置一波波地被釋放、擴散開來，形成了羽流。

帕克提到這一發現時說，先前的穀氨酸研究並沒有提到穀氨酸羽流的現象，這不禁讓他們心生疑惑，想要探個究竟。

Via：Neuroscience News。com

隨著不斷的深入瞭解，研究人員發現這些羽流是由於大腦中的神經元與星形膠質細胞之間的相互作用失調而產生的。

星形膠質細胞是除了神經元以外，大量存在於大腦中的細胞。它們有眾多功能，其中一種就是控制穀氨酸水平。

因此，

羽流的出現，要麼是因為神經元釋放了過多穀氨酸，要麼是因為星形膠質細胞吸收了太少穀氨酸。

03 穀氨酸羽流如何導致腦部疾病？

研究團隊發現，羽流狀穀氨酸會引發“

去極化傳播

”。即

一個神經細胞興奮放電時，會釋放大量包括穀氨酸在內的化學物質。

這個過程又會引起鄰近神經元的興奮放電。

它們在大腦中就像池塘裡的漣漪，也像地震中的海嘯一般向外擴散。

去極化傳播的發生十分普遍，尤其是在中風、蛛網膜下腔出血或者腦外傷等情況下，一樣具有嚴重的破壞性。

Via：Anette Breindl

帕克與同事發現，

羽流狀穀氨酸會導致去極化傳播，而如果能防止羽流的產生，就能抑制去極化傳播。

他們認為，這表明羽流與去極化傳播並不是偶然間同時發生的兩個事件。羽流很可能參與了去極化傳播的產生。

他們還發現了一項更為重要的實驗證據：不僅在攜帶 FHM2 基因的小鼠中會有穀氨酸羽流先於去極化傳播發生的現象，正常動物的對照實驗中也觀察到了這一點。

這意味著

除了偏頭痛外，羽流狀穀氨酸還可能與其他腦部症狀息息相關，比如中風等。

目前，該研究團隊正在進一步研究穀氨酸羽流對偏頭痛的作用。

帕克說：“目前的偏頭痛研究中，有許多證據都指向了大腦中谷氨酸的調控問題，而我們發現的穀氨酸羽流則為這個機制提供了有力的支援。”

此外，他們的另一個研究方向，是找到直接測試穀氨酸與其他神經系統疾病關聯性的方法，同時希望能為這些疾病的相關治療提供思路。

參考文獻

Parker， P。 D。， Suryavanshi， P。， Melone， M。， Sawant-Pokam， P。 A。， Reinhart， K。 M。， Kaufmann，D。， … Brennan， K。 C。 （2020）。

Non-canonical glutamate signaling in a genetic model of migraine with aura。 Neuron。 https：//doi。org/10。1016/j。neuron。2020。11。0

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TAG: 穀氨酸羽流偏頭痛大腦去極化