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镁合金腐蚀研究进展(52)-镁合金表面水滑石/聚谷氨酸复合涂层耐蚀和生物相容性
rczeng 2020-7-18 09:46
镁( Mg )具有良好的生物相容性与可降解性,其密度和弹性模量与人骨相近,用作植入材料可避免应力屏蔽效应和二次手术的弊端。然而,目前医用镁合金在应用过程中存在的主要问题是其过快的腐蚀/降解速率与成骨速率不匹配,导致材料界面成骨速率缓慢,使用寿命降低。 水滑石类化合物( LDH )是一类具有层状结构的无机功能材料。LDH的主体层板化学组成与其层板阳离子性质、层板中间阴离子、阴离子交换量和超分子结构等因素密切相关。镁铝碳酸根水滑石化学通式为: Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 ·4H 2 O ,具有层间阴离子的可交换性。水滑石独特的结构使得其具有良好的生物相容性和耐蚀性能。但是水滑石没有骨诱导生长的特性。 谷氨酸( glutamic acid , COOH-CH 2 -CH 2 -CH(NH 2 )-COOH )是构成蛋白质的氨基酸之一,是人体重要的营养物质。谷氨酸具有“分子识别”功能,其中的羧基( -COOH )可以优先吸附Ca 2+ ,促进涂层界面的磷灰石形核。 在本工作中,使用共沉淀与水热相结合的方法在镁合金表面制备出镁铝碳酸根水滑石,然后通过在聚谷氨酸( poly-γ-glutamic acid ,PGA)溶液中浸渍不同时间,冷冻干燥后得到水滑石/聚谷氨酸复合涂层。 研究发现,通过浸渍30分钟得到的 LDH/PGA-30 涂层具有最厚的聚谷氨酸层,样品表面的涂层最为均匀致密。 LDH/PGA-30 涂层涂覆的样品具有最低的自腐蚀电流密度,该复合涂层对基体提供了最好的保护。 在 Hank’s 溶液浸泡过程中,由于聚谷氨酸中羧基的“ 分子识别 ”作用,样品表面逐渐有缺钙型羟基磷灰石生成。此外,聚谷氨酸的也表现出对NIH 3T3细胞良好的生物相容性。因此,LDH/PGA-30复合涂层具有良好的耐蚀性,较好的诱导成骨能力和生物相容性,在修复外科中有良好的应用前景。 论文题目为 “Biocorrosion resistance and biocompatibility of Mg–Al layered double hydroxide/poly-L-glutamic acid hybrid coating on magnesium alloy AZ31”, 发表在《 Progress in Organic Coatings》(IF 4.467, 147 (2020) 105746). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105746 。第一作者为山东科技大学研究生吴威,通讯作者为张芬副教授、曾荣昌教授。 Fig. 1 Schematic representation of the preparation of LDH/PGA coating Fig. 2 FE-SEM images of (a) LDH coating, (b) LDH/PGA-10 coating, (c) LDH/PGA-20 coating, (d)LDH/PGA-30 coating, (e) LDH/PGA-60 coating and (f) corresponding EDS spectra of all coatings Fig. 3 XPS survey spectra of (a) LDH/PGA-30 coating, (b) C 1s peaks, (c) N 1s peaks, (d) O 1s peaks, (e) Mg 2p peaks and (f) Al 2p peaks Fig. 4 Polarization curves of (a) AZ31 substrate, (b) LDH coating, (c) LDH/PGA-10 coating, (d) LDH/PGA-20 coating, (e) LDH/PGA-30 coating and (f) LDH/PGA-60 coating Fig. 5 (a) Nyquist plots and (b, c and d) enlarged Nyquist plots, impedance diagrams in Bode coordinates (e) impedance modulus and (f) phase angle of AZ31 substrate and coated samples. Equivalent circuits for (g) AZ31 substrate and (h) coated samples Fig. 6 OD values (a) and Cell viability (b) of NIH 3T3 cultured in different extracts prepared with negative control, AZ31 substrate, LDH coated sample and LDH/PGA-30 coated sample for 1 and 3 days Fig. 7 Fluorescent images of NIH 3T3 cells after cultured for 1 day (upper) and 3 days (lower) in extracts of (a) (e) negative control, (b) (f) AZ31 substrate, (c) (g) LDH coated sample and (d) (h) LDH/PGA-30 coated sample Fig. 8 Schematic illustrations of the corrosion mechanism of the LDH coating and the LDH/PGA-30 coating
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Nature neurosci—FDG PET的信号可能与星胶谷氨酸转运体有关
CZC 2017-3-4 12:24
Nature neurosci——FDG PET的信号可能与星型胶质细胞的谷氨酸转运体激活有关 18F FDG-PET一直是检测机体葡萄糖代谢的重要手段,在神经病学中, 18F FDG-PET用于肿瘤、神经变性疾病、脑血管病等的辅助诊断。在几乎所有的神经退行性疾病中都存在脑葡萄糖代谢的下降,而这种下降在AD中尤为显著。一般认为脑葡萄糖代谢下降的FDG信号来源于神经元,然而最近的一项研究发现,胶质细胞的谷氨酸转运体也参与影响FDG的信号,因此,或许既往研究中关于FDG摄取减少的机制需要重新进行认识,因为很有可能FDG摄取的减少与胶质细胞的谷氨酸转运体的功能相关,而不仅仅与神经元的代谢下降有关。 激活星胶谷氨酸转运体可以显著增加FDG的摄取
个人分类: 神经科学临床和基础|2722 次阅读|0 个评论
Brain——抑制SLDTN谷氨酸能神经元能够诱发RBD
CZC 2016-12-29 13:17
Brain——抑制SLDTN谷氨酸能神经元能够诱发RBD 快动眼睡眠行为障碍(RBD)是一种在快动眼睡眠过程中发生的行为学异常,目前被认为与PD等多种神经退行性疾病相关。先前科学家们假说下外侧背侧被盖核(SLDTN)与RBD发生相关,而且可能是一种谷氨酸能神经元,但是这一假说一直没有得到证明。 在今天介绍的研究中,研究人员发现了采用遗传学手段去激活SLDTN的谷氨酸能神经元可以诱导大鼠发生RBD,因此,为证明上述假说提供了较佳的神经生物学证据。 研究人员采用传统的解剖学和睡眠行为学方法发现了投射到大细胞网状核的SLDTN神经元在睡眠剥夺后反弹时活动增加(c-fos表达增加)。 研究人员打算使用RNA干扰技术将vGLUT2敲减,抑制兴奋性谷氨酸能神经元的活动以观察大鼠行为会有什么改变,下面是他们使用原位杂交及免疫学手段证明vGLUT2敲减是有效和可靠的。 接下来,他们发现了vGLUT2减少的大鼠REM睡眠显著减少,但是它的RBD样肌电却增加了。 下面这个是最重要的结果,研究人员发现了敲减vGLUT2之后,RBD样的行为增加了。 总结 点评:这项研究似乎还缺少些什么,如果这项研究能够提供更多的证据,或许文章档次还可以更高。问题如下:1. 能够在离体脑片电生理或者活体电生理学层次上证明SLDTN和大细胞网状核是存在功能性连接的呢?其实采用DREED或者Optogenetics是最好的;2. 抑制谷氨酸能神经元的方法未免粗糙,能否采用其他手段作为佐证?3. 如何采用客观可靠的行为学标准评定大鼠存在RBD呢?4. 除了抑制之外,兴奋的结果会如何呢?5. 为什么不做一下大细胞网状核,进一步验证研究的结果呢?6. 或许这项研究后面还有更过有意思的事情吧!
个人分类: 神经科学临床和基础|3033 次阅读|0 个评论
[转载]PNAS〡石云研究组发现信号肽的新功能—编码谷氨酸受体的空
Fanxia 2016-9-7 23:08
9月6日,南京大学石云研究组于 PNAS 在线发表文章,揭示谷氨酸(大脑中最重要的一种兴奋性神经递质)受体,AMPA受体的空间结构,并发现AMPA受体的空间排列竟然是由信号肽的序列决定的,这与教科书中所认为的蛋白的空间结构是由其初级结构,即氨基酸序列所决定的传统观点不同。 谷氨酸是大脑中最重要的一种兴奋性神经递质,它能够结合谷氨酸受体蛋白,如AMPA受体,使一些带正电的离子(如Na + ,K + ,Ca 2 + 等)进入突触后细胞,导致去极化从而激发神经元。AMPA受体的紊乱会造成学习记忆的损害,甚至导致精神疾病。 蛋白的功能与其结构密切相关,研究表明大脑中AMPA受体主要是由GluA1 和GluA2两种不同的蛋白亚基组成的异源四聚体,但由于这种异源四聚体的结晶非常困难,所以GluA1 和GluA2亚基的配比及其空间结构这一重要问题一直没有得到阐明。 石云教授 (图片来自南京大学模式动物所官网) 在 9月6日南京大学石云研究组于PNAS在线发表题为“ GluA1 signal peptide determines the spatial assembly of heteromeric AMPA receptors ” 的文章中 ,他们以GluA2同源四聚体为模板,巧妙地利用cysteine crosslinking技术来研究各蛋白亚基之间的接触面,获得了AMPA受体异源四聚体的空间结构信息,即GluA1 和GluA2亚基间是以1-2-1-2构型排列的。进一步的研究产生了令人吃惊的结果:AMPA受体的空间排列竟然是由信号肽的序列决定的。当GluA1 和GluA2的信号肽被互换时,GluA1 和GluA2的位置发生了交换(氨基酸的序列没有变化),空间排列变为2-1-2-1构型(更多实验表明,是GluA1而不是GluA2的信号肽在其中起了决定性作用)。 这一结果与教科书中传统上所认为的蛋白的空间结构是由其初级结构,即氨基酸序列所决定的观点不同。本文的审稿专家也认为,这是一个非常新颖而且意想不到的发现。 AMPA受体的空间结构 (GluA1 和GluA2的信号肽被互换后,空间排列由1-2-1-2(左)变为2-1-2-1构型(右)图片来自参考文献1) 对于这一研究结果背后的机制,即信号肽如何决定蛋白的空间结构,石云教授也坦承,目前还很难给出明确的答案。信号肽是位于蛋白肽链前端的20—40个氨基酸,它能够指导新生肽链的定位。一般来说,信号肽在蛋白质成熟以前就已经被信号肽酶切除掉,所以很难想象信号肽会在蛋白的空间排列上起直接的作用,一个推测是被切除后的信号肽有可能黏附在受体的亚基上或通过其他方式间接地指导谷氨酸受体的排列组装。另一种推测是GluA1信号肽的切除时间是非常特殊的,即在受体的空间结构组装好之后才被切掉,那么信号肽酶(底物识别和 切割位于内质网膜上) 怎样能接触并识别信号肽(据推测远离内质网膜),又成为一个难以解释的问题。 生命是如此的复杂与玄妙,我们对生命的认知程度也在随科技的发展不断被补充、更新与修正,信号肽能够编码谷氨酸受体空间信息这一新功能的发现,也许能为蛋白结构研究这一领域提供一 些新的思路和可能,也可能是很多有趣新发现的一个开端。 参考文献: 1. He X, Li Y, Kalyanaraman C, et al. (2016) GluA1 signal peptidedetermines the spatial assembly of heteromeric AMPA receptors. PNAS doi: 10.1073/pnas.1524358113 更多生物物理学会微信公号【科研进展】原创文章,请点击: 7-28-16 美国科学家从小鼠中筛选到潜在防治寨卡病毒感染的特异性抗体 7-12-16 急性及陈旧性脊髓损伤患者的希望—中国自主研发的神经再生胶原支架 5-26-16 光合作用研究领域获重大进展—3.2 分辨率的菠菜光系统II(PSII)超级复合物结构 5-20-16 海内外华人学者共同Cell刊文:发现内质网钙库Ca2+释放的新通道CLAC! 5-19-16 重磅消息: 国内学者首次在单细胞水平上追踪造血干细胞(HSC)的形成 注:本文内容首发于中国生物物理学会微信公众号(ID: BPSC1979)
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氢气对谷氨酸诱导的视网膜兴奋损伤具有保护作用
孙学军 2011-12-6 04:50
Hydrogen-rich saline protects retina against glutamate-induced excitotoxic injur.pdf 本研究来自泰山医学院秦树存教授课题组的报道,该文章昨日被眼科学杂志《 Experimental Eye Research 》接受并在线发表,也是该实验室发表的第 3 篇关于氢气的研究论文。 氢气作为抗氧化物质治疗疾病的研究越来越引起重视,本研究采用谷氨酸诱导的视网膜损伤为模型,在国际上首次采用眼球内注射氢气生理盐水的手段,证明氢气对谷氨酸诱导的视网膜损伤具有显著的保护作用。研究采用多种研究技术,例如 iNOS 和 GRP78 蛋白测定,形态学和电子显微镜观察节细胞和胶质细胞数量和改变。与对照组相比,氢气对细胞损伤和炎症反应具有显著治疗效果。 本研究如果能对比腹腔注射和眼球注射对上述指标的不同影响,可能更有价值,因为这显然是对比了两类不同的治疗方式,特别有可能就是一种剂量依赖关系。另外研究的指标非常全面,但整体上没有从逻辑上证明这些变化是氢气如何发挥影响的。当然这是氢气生物学研究最难以克服的障碍,就是具体的分子机制。 Hydrogen -rich saline protects retina against glutamate-induced excitotoxic injury in guinea pig LihuaWei a , 1 , LiGe a , 1 , ShucunQin b , , , YunzhiShi a , ChangqingDu a , HuiDu a , LiweiLiu a , YangYu b , XuejunSun c , , a Department of Histology and Embryology, Taishan Medical University, Taian 271000, Shandong, China b Institute of Atherosclerosis, Taishan Medical University, Taian 271000, Shandong, China c Department of Diving Medicine, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China Received 30 November 2010; revised 30 September 2011; Accepted 22 November 2011. Available online 2 December 2011. Abstract Molecular hydrogen (H 2 ) is an efficient antioxidant that can selectively reduce hydroxyl radicals and inhibit oxidative stress-induced injuries. We investigated the protective effects and mechanism of hydrogen-rich saline in a glutamate-induced retinal injury model. Retinal excitotoxicity was induced in healthy guinea pigs by injecting glutamate into the vitreous cavity. After thirty minutes, hydrogen-rich saline was injected into the vitreous cavity, the peritoneal cavity or both. Seven days later, the retinal stress response was evaluated by examining the stress biomarkers, inducible nitric-oxide synthase (iNOS) and glucose-regulated protein 78 (GRP78). The impaired glutamate uptake was assessed by the expression of the excitatory amino acid transporter 1(EAAT-1). The retinal histopathological changes were investigated, focusing on the thicknesses of the entire retina and its inner layer, the number of cells in the retinal ganglion cell layer ( GCL ) and the ultrastructure of the retinal ganglion cells (RGCs) and glial cells. Compared with the glutamate-induced injury group, the hydrogen-rich saline treatment reduced the loss of cells in the GCL and thinning of the retina and attenuated cellular morphological damage. These improvements were greatest in animals that received H 2 injections into both the vitreous and the peritoneal cavities. The hydrogen-rich saline also inhibited the expression of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in Müller cells, CD11b in microglia, and iNOS and GRP78 in glial cells. Moreover, the hydrogen-rich saline increased the expression of EAAT-1. In conclusion, the administration of hydrogen-rich saline through the intravitreal or/and intraperitoneal routes could reduce the retinal excitotoxic injury and promote retinal recovery. This result likely occurs by inhibiting the activation of glial cells, decreasing the production of the iNOS and GRP78 and promoting glutamate clearance. Highlights ► Hydrogen-rich saline treatment reduced the glutamate- induced retinal neuron injury. ► Hydrogen-rich saline treatment inhibited the activation of retinal glial cells. ► Hydrogen-rich saline treatment decreased the production of the stress biomarkers. ► Hydrogen-rich saline treatment maintained the activity of EAAT-1. Keywords: hydrogen-rich saline; guinea pig; glutamate; vitreous cavity; peritoneal cavity; retinal excitotoxic injury Article Outline · 1. Introduction · 2. Materials and methods · · 2.1. Chemicals · 2.2. Animals and protocol · 2.3. Histopathological observation of the retina · 2.4. Ultrastructural observation of the retina · 2.5. Immunohistochemical staining · 2.6. Double immunofluorescence labeling · 2.7. Western blotting · 2.8. Statistical analysis · 3. Results · · 3.1. Effects of hydrogen-rich saline on glutamate-induced retinal histopathological changes · 3.2. Effects of hydrogen-rich saline on the ultrastructural changes of the retina · 3.3. Effect of the intravitreal injection of hydrogen-rich saline on GFAP expression · 3.4. Effect of the intravitreal injection of hydrogen-rich saline on CD11b expression · 3.5. Effect of the intravitreal injection of hydrogen-rich saline on iNOS expression · 3.6. Effect of the intravitreal injection of hydrogen-rich saline on GRP78 expression · 3.7. Effect of the intravitreal injection of hydrogen-rich saline on EAAT-1 expression · 3.8. Double immunostaining of GFAP with iNOS, GRP78 or EAAT-1 · 3.9. Western blotting analysis · 4. Discussion · Acknowledgements · References
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科技新闻媒体关注指数排行榜2011-05-21至2011-05-31
kejidaobao 2011-6-13 13:31
开发出新型纳米药物传输系统 21日,美国研究人员利用纳米技术,成功将载有药物的纳米小碟封装入重组穹窿体纳米粒子,开发出一种纳米囊靶向药物传输系统。 发现或对减肥起关键作用的蛋白质 25日,以色列魏兹曼研究院阿里·艾尔森研究小组在雌性实验鼠的骨质疏松研究中发现,一种PTPe蛋白质在肥胖中起关键作用。其是否在人类产生同样效果尚待确认。 绘制最完整宇宙3D图 26日,英国天文学家公布了3D版宇宙图像。这份MASS红移巡天图(2MRS)广度达3.8亿光年,历时10年多测绘而成,比之前绘制的图像更接近银道面。 研制出新型高效太阳能电池板 24日,芬兰一家企业研制出一种新型太阳能电池板,可利用3层纳米涂层高效吸收太阳能,能在300℃高温下正常工作。当前太阳能产品一般只要求耐220℃的高温。 将人类皮肤细胞直接转化为神经细胞 28日,美国研究人员成功将人类皮肤细胞直接转化为神经细胞。研究人员将努力提高细胞直接转化的成功率,并尝试培养不使用谷氨酸盐的神经细胞。 研制出液态甲醇燃料电池 28日,美国航天局喷气推进实验室宣布,与南加州大学合作研制出一种利用液态甲醇产生电能的电池。 开发便携式手持X射线仪 25日,科学家发明一种手持式X射线仪“AnatOnMe”,包括一个投影仪、数字相机、红外相机、激光指示器。投影仪能在病人的皮肤、人体模型或墙上投影出6种预先储存在电脑中的典型损伤图像,可帮助病人参照判断自己的损伤类型和程度。 研制国内最大功率电子直线加速器 23日,无锡爱邦辐射技术有限公司、中国科学院高能物理研究所联合研制的“S波段10MeV-20kW电子直线加速器”通过江苏省科技成果鉴定。其加速管采用了聚束器与加速段阶变相速一体化的新型结构。 刷新单束激光传输数据最高速率纪录 24日,德国卡尔斯鲁厄理工学院等机构的研究人员在一条50km长的光纤线路中测试单束激光的数据传输速率。结果表明,数据传输速率达到每秒26太字节,这相当于在1秒钟内传输约700张DVD光盘的数据。 材料间纳米薄层可降低界面能 30日,以色列理工学院研究人员发现,材料间的纳米薄层具有一种介于固态和液态之间的独特性质,可显著降低2种不同材料之间的界面能,使它们更稳固地结合在一起。 (责任编辑 高靖云(实习生),陈广仁)
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[每日一图|科普神经科学] (4)
热度 4 platinum129 2011-3-2 16:15
[每日一图|科普神经科学] (4)
(4) 2011-03-01~02 神经细胞的化学语言 看了今天的图片,大家不要以为我要分享吃的,或者饮食健脑的话题.我们还是来讨论一下神经细胞的"语言". 神经细胞之间的信息传递通过释放和接收化学物质来完成.但是作为 神经递质 的化学物质有许多许多种,它们的功能有什么区别又跟下面这些食品有什么关系呢? 味精:味精的主要成分是 谷氨酸钠 ,溶于水以后与 谷氨酸 的性质相似.而谷氨酸是中枢神经系统最重要的一种神经递质,与之特异结合的受体被称为 谷氨酸受体 .当一个神经细胞的谷氨酸受体与细胞外面的谷氨酸相结合,就会在细胞膜上形成一个通道,这个通道允许阳离子通过,正常生理状态下主要通过的是带正电的钠离子.钠离子进入细胞内,使得细胞内电位升高,当细胞膜内电位升高到一定程度的时候就会引发动作电位.总而言之,谷氨酸作用于神经细胞让它更容易发放动作电位,而有了动作电位才有信号输出,所以谷氨酸对神经细胞是兴奋性的作用. GABA胚芽乳:某品牌的胚芽乳号称添加了"脑内广泛存在的重要化学物质" GABA .GABA其实是一种与谷氨酸作用相反的神经递质,它的全称是 伽玛-氨基丁酸 .与GABA特异结合的受体就是 GABA受体 ,GABA受体开放的通道只允许阴离子通过,主要是带负电的氯离子会流入细胞内,继而降低细胞膜内电位,让细胞更不容易发放动作电位,没有动作电位细胞就没有信息输出.也就是GABA对神经细胞起 抑制性 的作用. 乳酪:乳酪里还有较多的酪氨酸(非必需氨基酸的一种).酪氨酸在人体内可以被用来合成几种重要的神经递质:多巴胺,肾上腺素,去甲肾上腺素.多巴胺在控制运动的神经系统当中扮演了重要作用,如果人脑中释放多巴胺的神经细胞死掉了,那么人的运动控制就会发生问题,也就是帕金森症. 卵磷脂:卵磷脂在生物化学上指的是磷脂酰胆碱,而作为食品营养品的卵磷脂通常是磷酸,胆碱,甘油,甘油三酯,磷脂等等物质的混合物,无论指得是哪种,都能给人体提供 胆碱 .其实胆碱可以被人体自己合成,只要不偏食挑食或节食一般不会缺乏.胆碱在神经系统中除了参与形成细胞膜以外还可以被合成一种称为 乙酰胆碱 的神经递质.乙酰胆碱在外周神经系统有重要功能,主管运动控制信号输出的神经细胞会释放乙酰胆碱,作用在肌肉细胞,使得肌肉收缩完成运动动作.可想而知如果乙酰胆碱没有了,或者肌肉细胞上面的 乙酰胆碱受体 失去功能,肌肉不能收缩肢体不能运动人就瘫痪了.有一部分重症肌无力患者就是这种情况,严重的会死人的.(同样道理见血封喉的箭毒能让乙酰胆碱受体失去功能所以使人瘫痪) 除了上面提到的以外,还有很多很多种神经递质,包括:五羟色氨,甘氨酸,组胺,P物质等等,它们的分布和功能各不相同.一个神经细胞,一般只合成并释放一种神经递质,却有许多种神经递质受体.假设一个细胞接受到谷氨酸,谷氨酸受体开放,细胞膜内电位升高足以起始一个动作电位(有输出);如果谷氨酸受体开放的同时又有GABA受体的开放导致的膜内电位下降,二者正负相互抵消的结果可能就不足以起始一个动作电位(没输出);这就是最最基本的神经细胞计算. 尽管下面图中的食品都含有神经递质或者能合成神经递质的物质,但是这些东西吃进去根本不能作用于中枢神经系统.人体内有复杂而精密的代谢调控机制,神经递质的化学合成和降解极不容易受到吃下的食物的影响,而且当人体自身的神经递质出现问题(比如帕金森症),直接吃这些递质或者其化学来源(比如酪氨酸)一般是没有用处的.药物则不同,它们中的好多都可以直接作用在中枢神经系统的神经细胞上,比如用来麻醉的苯巴比妥,丙泊酚都能作用在GABA受体上面(吃或者注射GABA就不能麻醉).
个人分类: 科普|3942 次阅读|3 个评论
[每日一图|科普神经科学](2)
热度 2 platinum129 2011-2-26 14:03
[每日一图|科普神经科学](2)
(2) 2011-02-27 神经细胞的"语言"之化学信号与电信号 神经细胞会"说话",也能"听"别的细胞"说话".神经细胞能够释放某种化学物质,也能感受到其他细胞释放的化学物质. 但是细胞的"耳朵"距离它的"嘴巴"非常远.还记得昨天提到的神经细胞突起吗?就是从细胞体上伸出来的那些"管子",绝大多数情况下,能够感受化学物质的结构"耳朵"与能够释放化学物质的结构"嘴巴"不在同一条管子上,它们之间相距几十至几百个微米以上.那么,从听到"别人"说的话到说出自己的话,这中间的信息传递是怎样完成的呢? 答案是通过电信号的传导. 首先看下图左边,从神经细胞释放的用于交流信息的化学物质被称作 神经递质 ,它们是一类分子量比较小的化合物,可以与另外一个细胞膜上面的 受体 相互结合.受体的本质是蛋白质,当它与递质结合以后就在细胞膜上面打开了一个通道,某些原本不能透过细胞膜的离子可以穿过这个通道.假设前一个细胞释放的是 谷氨酸 ,它的受体是 谷氨酸受体 ,那么打开的通道就非常适合阳离子通过,大量的钠离子(Na+),即正电流,流进了细胞内,改变了细胞膜内的电位,而细胞内充满了电解质溶液是可导电的,这个电位改变就能够沿着"管子"(细胞突起)传向细胞的其它部分.由此完成了化学信号到电信号的转换. 再看下图右边,如果一个细胞膜电位改变的信号传导至它的"嘴巴"结构附近,这个"嘴巴"就要开始"说话"了:电位改变刺激了另外的一群蛋白质(绿色表示的),它们也在细胞膜上形成了一些通道,而这些通道非常乐于允许 钙离子 通过.进入细胞内的钙离子很强大,它们能够推动被称为 突触小泡 的结构向细胞膜上运动并最终与细胞膜融合,释放藏在突触小泡里面的 递质 .这样电信号就转换成了化学信号. 神经细胞之间无时无刻不在发生着这样的信号转换,化学信号和电信号都是信息的载体,它们是神经细胞的语言.
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