神經元的軸突需要精確連接到靶位點形成突觸，是神經網絡系統構建的結構基礎。軸突如何高效、準確地定位靶細胞從而形成突觸始終是神經科學的研究重點。近期，中國科學院物理研究所和浙江大學的科研人員，通過構建體外準三維模型模擬體內神經系統微環境，發現細胞外基質(extracellular matrix, ECM)傳遞的力學信號可以精確地引導神經元遷移和軸突延伸。研究成果發表在《Advanced Functional Materials》期刊上，標題為“Fibrous Viscoelastic Extracellular Matrix Assists Precise Neuronal Connectivity”。

研究團隊以Ⅰ型膠原蛋白為材料構建體外準三維模型，同時結合新開發的無標記牽引力顯微技術，發現神經元可以遠距離地相互感知，并通過ECM傳導的力學信號引導神經突觸的相向延伸和神經元的相向遷移，實現神經元細胞間的精準對接。研究人員通過顯微操作系統控制微針，對細胞附近的ECM直接施加力學刺激，用于模擬臨近細胞的牽引力，結果顯示神經元能夠響應外部力學信號，向著信號源方向伸長和遷移。進一步研究發現，神經元對力學信號的響應依賴于膜上力學敏感通道蛋白的激活以及胞內鈣信號濃度升高。

該研究為突觸發育的研究帶來新思路，并為神經科學領域生物材料的構建提供參考。

注：此研究成果摘自《Advanced Functional Materials》雜志，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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