生物帮马萨诸塞州伍兹霍尔市-神经元之间的对话对于从呼吸到感知，从思维到跑步的所有神经系统活动都至关重要。然而，神经元的交流是如此之快，而且规模如此之小，以至于很难准确地解释它是如何发生的。通过定制的成像系统，在海洋生物实验室(MBL)的神经生物学课程中进行的初步观察已使人们清楚地了解了神经元如何通过调节其信号的“音调”来彼此进行通信，而这种信号以前是被忽略的场。由约翰·霍普金斯大学医学院的格兰特·F·库西克和渡边重树领导的这份报告本周在《自然神经科学》上发表。
在2016年，当时在神经生物学课程系任职的渡边向学生介绍了关于多少个突触囊泡可以响应一种动作电位而融合的辩论(请观看此2分钟视频以快速了解神经传递)。为了探究这一争议，他们使用了由共同作者M. Wayne Davis，Watanabe和Erik Jorgensen构想并由Leica构建的“快速冻结”成像技术，用于神经生物学课程的测试。他们给神经元通电以激发动作电位，然后迅速冻结神经元并拍摄图像。他们看到多个囊泡一次突触融合，这是《自然神经科学》报告的第一个新颖发现。
但是还有更多。回到约翰·霍普金斯大学后，库西克和渡边毅然决定通过快速冻结来逐步完成神经传递过程，在动作电位过后每3毫秒拍摄一次图像。那时他们找到了一个更大问题的答案-神经元如何改变其神经传递信号的音调?
在任何给定时间，只有少量的突触小泡处于“对接”位置，这意味着已加载并准备释放神经递质。在一个动作电位之后，对接囊泡的数量立即减少了40%，因此在2到3个动作电位后，对接囊泡将被耗尽。(也就是说，随着诱导更多的动作电位，它们的信号或“声音”将变得越来越弱。)但是他们发现，在动作电位之后的14毫秒内，新的囊泡迅速被募集到可以融合并融合的停泊池中。释放神经递质，并且这种募集是短暂的，使得神经传递在毫秒时间尺度上可以强也可以弱。这是从时间的角度对神经沟通的首次特写。
渡边说：“这意味着我们已经确定了神经元用来通过语调进行交流的机制。”“每个停泊的囊泡都像神经元可以在任何给定时刻进行交流的单词。数十年来，人们知道神经元一次可以说多个单词，而且它们还可以改变这些单词的语调。问题是如何发生的。我们已经证明，神经元会不断输入更多的单词，但是只要改变囊泡的数量，它们就能提高或降低声音。句子-神经元通过改变准备去的对接囊泡的数量来做到这一点。”
