转自：生物谷

我们的每一次思考、感知和动作，都离不开大脑中神经元之间的“悄悄话”，而传递这些“悄悄话”的关键，就是突触囊泡（SV）。这些微小的“神经快递员”会装载神经递质，在动作电位触发下与突触前膜融合、释放内容物，完成神经元间的信号传递。

可几十年来，科学家们一直争论一个关键问题：这些“快递员”完成投递后，是短暂“亲吻”膜就离开（“即吻即离”模型），还是彻底融入膜中（“完全坍塌”模型）？

如今，中国科学技术大学研究团队联合深圳先进技术研究院、美国加州大学洛杉矶分校的研究团队，用一项“时空双精”的技术破解了这个难题。他们开发出时间分辨细胞冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术——既能在纳米尺度看清囊泡的3D结构，又能以毫秒级精度捕捉动态过程。实验中，研究人员给培养的大鼠海马神经元装上“光控开关”（转染ChIEF通道视紫红质蛋白），用激光触发动作电位后，在0到300毫秒内精准冷冻突触，最终拍下了1000多张完整兴奋性突触的“高清动态图”。

在突触前的“活跃区”（神经递质释放的关键区域），研究团队首先发现了两类“快递员”：直径约29纳米的“小囊泡”和41纳米的“大囊泡”，它们还能分成七种状态——锚定（大/小）、半融合（大/小）、孔开放（大/小）和Ω形（仅小囊泡）。更关键的是，当用药物（CNQX）让神经网络“休眠”后，小囊泡数量明显减少；而用破伤风毒素（TeNT）切断SNARE蛋白（帮助囊泡与膜融合的“分子胶水”）后，小囊泡直接消失了，这说明小囊泡的形成离不开正常的神经活动和融合机制。

接下来的“动态电影”更令人惊叹：静息时，大囊泡像“待命快递员”一样锚在突触前膜上（对接状态）；动作电位触发后4毫秒内，它们就变成“半融合状态”——像轻轻“亲吻”了一下膜（预置步骤）；很快，这些“亲吻”的地方会形成一个约4纳米的“小通道”（脂质融合孔），孔的两侧还能看到SNARE复合物的痕迹，神经递质就是从这个“通道”里释放出去的。

更神奇的是，释放完的大囊泡会迅速“瘦身”，表面积缩到原来的一半，变成小囊泡；到70毫秒时，大部分“瘦身”后的小囊泡会从膜上脱离（“跑离”步骤），只有少数会彻底融入膜中；100毫秒后，“跑离”的小囊泡会移到囊泡簇的外围，而之前被撑开的突触前膜，则通过“超速内吞作用”快速回收。整个过程像一套精密的“纳米级流水线”。

这套“亲完收缩就跑（kiss-shrink-run）”的机制，终于给百年争论画上了句号：它既不是简单的“即吻即离”，也不是完全的“坍塌融入”，而是结合了两者的优势——“亲吻”释放递质保证效率，“收缩跑离”快速回收囊泡，同时少数“坍塌”的囊泡还能通过内吞补充膜结构。这也解释了为什么大脑神经信号传递又快又准：一个动作电位触发后，4毫秒就能启动释放，70毫秒完成囊泡回收，100毫秒修复膜结构，让“快递员”能快速循环，支持高频的神经通信。

更重要的是，研究团队开发的这套技术，还为脑科学研究提供了新工具！今后可以用它观察不同疾病状态下突触囊泡的变化，比如阿尔茨海默病、帕金森病患者的神经传递是否出了“快递故障”。正如团队在论文中所说，这套方法为“在纳米尺度和毫秒精度下研究细胞内的膜动态和分子互动”打开了新思路。

参考文献：

Chang-LuTaoetal,"Kiss-shrink-run"unifiesmechanismsforsynapticvesicleexocytosisandhyperfastrecycling,Science(2025).DOI:10.1126/science.ads7954.