神奇的大腦信使——乙醯膽鹼的生命輪迴之路

乙醯膽鹼升高是什麼意思

大腦的元件神經元在彼此交流時，需要信使，這些信使稱為神經遞質。神經遞質攜帶資訊從突觸前神經元軸突末端釋放出去，隨後，下一個神經元拾取這些神經遞質，並“解讀”之。

神經遞質可能是一種氨基酸，如穀氨酸、γ-氨基丁酸等，也可能是單胺類物質，如多巴胺，還有可能是其他型別的物質，例如乙醯膽鹼（ACh，Acetylcholine）。

乙醯膽鹼的結構

乙醯膽鹼的合成、釋放和回收

關於乙醯膽鹼的合成和回收，科學家已經研究得比較清楚。

在乙醯膽鹼轉移酶（

ChAT

，choline acetyltransferase ）的作用下，乙醯輔酶A上的乙醯基轉移到膽鹼上，生成乙醯膽鹼。這一過程在神經元內完成。

生成後，乙醯膽鹼在囊泡乙醯膽鹼轉運蛋白（

VAChT

，Vesicular acetylcholine transporter）的作用下，轉運至囊泡內。

當神經元發放動作電位時，囊泡內的乙醯膽鹼釋放到突觸間隙，擴散至下一神經元的突觸後膜，隨後跟膜上的乙醯膽鹼受體結合，引發下一級神經元的反應。

而在突觸間隙，乙醯膽鹼由位於突觸後膜上的乙醯膽鹼酯酶（

AChE

，Acetylcholinesterase）降解，變成膽鹼和乙酸（acetic acid），從而終止乙醯膽鹼的效應。

膽鹼在細胞膜上的膽鹼轉運體（

ChT

，choline transporter ）的作用下，回收進突觸前神經元，重新進入乙醯膽鹼的生命輪迴。

乙醯膽鹼生命週期中的主要蛋白，如

ChAT、VAChT、AChE等，

經常被用來作為乙醯膽鹼、乙醯膽鹼神經元存在的標誌。

除了上述點對點的經典化學突觸傳遞外，乙醯膽鹼還有另外一種傳遞方式，稱為體積傳遞（volumn transmission）。

在這種傳遞方式中，並不存在一對一的突觸結構。乙醯膽鹼由軸突釋放到細胞外，然後在神經元之間的間隙自由擴散，最終作用於擴散範圍內的所有乙醯膽鹼受體。這兩種傳遞方式在很多地方同時存在。

乙醯膽鹼的兩種傳遞方式

能合成和分泌乙醯膽鹼的神經元稱為乙醯膽鹼神經元。這些神經元在大腦內集中分佈，這些集中分佈點是腦內乙醯膽鹼的源頭。

乙醯膽鹼的生命源頭

大腦內的乙醯膽鹼受體分佈極其廣泛，它們接收乙醯膽鹼的訊號調控。對於靈長類，釋放進大腦的乙醯膽鹼，主要源於三個位置的乙醯膽鹼神經元。

1。 腦幹（brainstem）

彩色部分為腦幹

腦幹內乙醯膽鹼神經元主要投射到丘腦（Thalamus）和基底神經節（Basal ganglia）。這些乙醯膽鹼神經元在睡眠、覺醒、自主控制中起到重要作用。

2。 基底前腦（basal forebrain）

基底前腦

基底前腦位於紋狀體的前下方，其內的乙醯膽鹼神經元投射極其廣泛。大腦新皮層的所有乙醯膽鹼都源自於基底前腦，此外，基底前腦的乙醯膽鹼神經元還投射至海馬、嗅球、杏仁核等腦結構。

紫色為基底前腦乙醯膽鹼投射通路，綠色為腦幹乙醯膽鹼投射通路

基地前腦乙醯膽鹼神經元投射至不同大腦區域，會發揮不同作用。例如，在外側前額葉，乙醯膽鹼投射主要參與空間工作記憶。而在嗅皮層，乙醯膽鹼投射在再認記憶中必不可少。在海馬，乙醯膽鹼使得外界資訊更容易編碼。而在初級視皮層，乙醯膽鹼又跟選擇性注意密切相關。

總的說來，基底前腦的乙醯膽鹼神經元在許多高階認知功能中發揮重要作用，尤其在注意和記憶中，乙醯膽鹼必不可少。在記憶衰退的老年人、老年痴呆病人大腦內，乙醯膽鹼會大幅減少。

3。 紋狀體（Striatum）

紋狀體是屬於前腦，基底神經節的重要成分，在運動和獎勵相關的神經活動中起重要作用。

紋狀體

紋狀體內零星分散著少量的乙醯膽鹼神經元，這些膽鹼能神經元只佔紋狀體神經元總量的1%~2%。

紋狀體中的乙醯膽鹼中間神經元

紋狀體中的乙醯膽鹼神經元在獎勵（reward）、動機（motivation）、厭惡（aversive）等相關的行為中起重要作用。

總結

乙醯膽鹼不僅存在於中樞神經系統，同時也存在到外周神經系統。例如，乙醯膽鹼是神經肌肉接頭常見的遞質。此外，乙醯膽鹼也不是神經系統的專利，其他一些器官，如腎臟、肝臟、眼睛、面板等也可以合成乙醯膽鹼，甚至免疫細胞T細胞也可以合成乙醯膽鹼。

乙醯膽鹼在不同細胞、不同組織器官中的作用並不相同，它就像生物體的一塊樸實無華但卻隨處可用的磚，既可以用來建構宮殿，又可以用來當墊腳石。

在接下來的文章裡，我將主要介紹大腦內乙醯膽鹼的作用，歡迎關注。