《生命科学学院杰出学人大讲堂 第137期》唐爱辉 教授：纳米尺度下的突触组织与动态

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  • 题目: 纳米尺度下的突触组织与动态
  • 主讲人：唐爱辉 教授 @ 中国科学技术大学
  • 时间：2026年9月4日 14:00-15:00
  • 地点：学习书坊

主讲人简介

唐爱辉，中国科学技术大学生命科学与医学部和微尺度物质国际科学中心教授，合肥综合性国家科学中心人工智能研究院研究员。于北京大学获得学士和生物物理学博士学位，后于美国马里兰大学医学院先后以博后、副研和研究助理教授身份进行神经生物学研究。长期从事单分子超高分辨显微成像技术和基于成像的空间多组学技术的开发和在神经生物学中的应用，并研制了全自动空间多组学成像和分析系统。在神经生物学领域的研究聚焦于突触传递和可塑性的结构学机制、及其异常导致病理的发生机理，取得包括突触纳米柱在内的多项重要发现，成果发表于 Nature、Nature Methods、Nature Neuroscience 等期刊。当前研究聚焦两大方向：利用MINFLUX等超分辨技术在纳米尺度解析突触结构-功能调控机制；研发空间多组学成像和测序技术。通过整合纳米动态成像与大尺度空间组学，实验室构建了跨尺度成像工具链，支撑包括发育、学习记忆、退行性疾病在内的关键神经生理病理机制研究。

讲座简介

突触在维持稳定信息传递与支持动态可塑性之间存在根本矛盾。本研究结合纳米尺度单分子活细胞追踪与靶向干预，系统解析了AMPA受体（AMPAR）在突触后致密带（PSD）中的滞留机制及其跨突触结构基础。我们发现突触后膜存在由~15 nm“卡槽”组成的层级受体陷阱结构，每个卡槽内含更小的~5 nm纳米焦点，可反复捕获单个AMPAR；局部MAGUK支架蛋白丰度直接决定受体的停留时间。该陷阱系统受两个独立参数调控：PDZ偶联决定滞留强度，PSD凝聚体状态决定卡槽数量（陷阱容量），二者可正交调节。在NMDA受体依赖性长时程增强中，卡槽数和停留时间协同增加，其联合变化可精准预测单突触的增强幅度。同时，多目标纳米分辨成像揭示，突触前Munc13/RIM共富集形成<20 nm的小簇，并与突触后AMPAR在分子精度上跨突触对齐，构成纳米柱的更基本单元。这些发现将经典的卡槽假说升级为双参数物理框架，为理解突触可塑性的结构-动态耦合提供了全新视角。

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