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以下为朗读小姐姐全文音频

作者 | Neuroscience News

翻译 | 郑佳琳

改写 | 陈阳坚果迪

审校 | 酷炫脑主创

朗读 | 鸽仔

美工 | 老雕虫

编辑 | 坚果迪

大脑中的“ 谷氨酸羽流”现象，可能是先兆性偏头痛发作的原因，羽流状谷氨酸还可能与其他脑部症状有关。

偏头痛是一种困扰许多人的慢性疾病，轻则让人难以集中注意力，重则带来身体和精神的双重折磨，破坏人们正常的生产生活。

而对于偏头痛的成因，目前还没有统一和明确的理论。

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有些人在偏头痛发作之前，会经历一个先兆阶段（aura），在短时间内出现视觉、其他感知觉、语言或肢体的障碍等。

最近，犹他大学健康学院（University of Utah Health）的一项国际研究发现，大脑中的“ 谷氨酸羽流”现象，可能是先兆性偏头痛发作的原因，也有可能引起神经系统疾病，包括中风和脑外伤。

01 什么是“谷氨酸羽流”？

谷氨酸是大脑中重要的兴奋性神经递质，是大脑正常功能不可缺少的物质。

而羽流则是一种流体力学现象，比如烟囱上冒出的烟，状似羽毛，就是一种羽流。

Via：wikipedia

让我们回到关于偏头痛的神经科学研究。

科学家们使用小鼠作为实验动物，发现当偏头痛或其他神经系统疾病产生的时候，大脑中的谷氨酸会被大量释放到细胞之外的空间，继而引发一场大脑内的“海啸”。

一波又一波的电活动在整个大脑内去极化传播，造成大幅度的异常活跃。

这种谷氨酸的异常释放、涌入细胞外空间的现象，被称为“谷氨酸羽流”。

02 “谷氨酸羽流”如何产生？

主持这项研究的布伦南（K.C. Brennan）教授称：“谷氨酸羽流是偏头痛机制的新发现, 而且它很可能与其他神经系统的疾病也有一定关系。”

和许多科学发现一样，这项发现也是偶然发生的。该研究的作者帕特里克·帕克（Patrick Parker）博士，当时还是布伦南实验室的一名研究生。

他正在进行一项实验，研究携带人类某种偏头痛基因的小鼠脑中，谷氨酸信号是否有异常。这一人类基因在以往研究中被发现是家族性偏瘫2型偏头痛（FHM2）的致病基因。

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谷氨酸作为在神经细胞之间传递信号的物质，虽然重要，但并非越多越好。太多的谷氨酸会过度激活细胞，起到破坏作用。因此大脑在进化过程中逐渐形成了抑制谷氨酸、维持动态平衡的方法。

之前在意大利开展的研究发现，FHM2 基因突变会减慢细胞外空间谷氨酸的清除速度，从而导致大脑的过度活跃。

但是帕克等人的最新结果却与这个结论不一致，谷氨酸似乎是从某个中心位置一波波地被释放、扩散开来，形成了羽流。

帕克提到这一发现时说，先前的谷氨酸研究并没有提到谷氨酸羽流的现象，这不禁让他们心生疑惑，想要探个究竟。

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随着不断的深入了解，研究人员发现这些羽流是由于大脑中的神经元与星形胶质细胞之间的相互作用失调而产生的。

星形胶质细胞是除了神经元以外，大量存在于大脑中的细胞。它们有众多功能，其中一种就是控制谷氨酸水平。

因此，羽流的出现，要么是因为神经元释放了过多谷氨酸，要么是因为星形胶质细胞吸收了太少谷氨酸。

03 谷氨酸羽流如何导致脑部疾病？

研究团队发现，羽流状谷氨酸会引发“去极化传播”。即一个神经细胞兴奋放电时，会释放大量包括谷氨酸在内的化学物质。这个过程又会引起邻近神经元的兴奋放电。

它们在大脑中就像池塘里的涟漪，也像地震中的海啸一般向外扩散。

去极化传播的发生十分普遍，尤其是在中风、蛛网膜下腔出血或者脑外伤等情况下，一样具有严重的破坏性。

Via：Anette Breindl

帕克与同事发现，羽流状谷氨酸会导致去极化传播，而如果能防止羽流的产生，就能抑制去极化传播。

他们认为，这表明羽流与去极化传播并不是偶然间同时发生的两个事件。羽流很可能参与了去极化传播的产生。

他们还发现了一项更为重要的实验证据：不仅在携带 FHM2 基因的小鼠中会有谷氨酸羽流先于去极化传播发生的现象，正常动物的对照实验中也观察到了这一点。

这意味着除了偏头痛外，羽流状谷氨酸还可能与其他脑部症状息息相关，比如中风等。目前，该研究团队正在进一步研究谷氨酸羽流对偏头痛的作用。

帕克说：“目前的偏头痛研究中，有许多证据都指向了大脑中谷氨酸的调控问题，而我们发现的谷氨酸羽流则为这个机制提供了有力的支持。”

此外，他们的另一个研究方向，是找到直接测试谷氨酸与其他神经系统疾病关联性的方法，同时希望能为这些疾病的相关治疗提供思路。

参考文献

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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