Nature:長期記憶形成的機制

2021-01-09 生物谷

2020年12月10日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,哈佛醫學院的神經科學家解開長期記憶的生物學特性,並找到在年齡或疾病引起記憶下降時進行幹預的方法。相關結果發表在《Nature》雜誌上。

 

在該研究中,作者描述了一種新發現的機制,成年小鼠海馬中的神經元用來調節它們從其他神經元接收到的信號,這一過程對於記憶鞏固和記憶力至關重要。

 

這項研究由HMS神經生物學系Michael Greenberg教授領導。


(圖片來源:Www.pixabay.com)

 

Greenberg教授說:「記憶對於人類生存的各個方面都是必不可少的。如何編碼能持續一生的記憶是一個基本問題,我們的研究已深入到這一現象的核心。」 

 

研究人員觀察到,新的經歷激活了表達兩個基因Fos和Scg2的海馬神經稀疏群體。這些基因使神經元可以微調來自抑制性神經元(抑制神經元興奮的細胞)的輸入。以此方式,不同的神經元的小群可以響應於經驗而形成具有協調活動的持久網絡。

 

文章主要作者Yap說:「這種機制可能使神經元之間更好地進行對話,以便下次需要記憶時,神經元會更同步地觸發。我們認為這種Fos介導的電路的同時激活可能是鞏固記憶的必要功能,例如在睡眠期間以及大腦的記憶恢復。」

  

為了形成記憶,大腦必須以某種方式將體驗連接到神經元中,以便在重新激活這些神經元時,可以回憶起最初的體驗。在他們的研究中,Greenberg,Yap及其團隊著手通過研究Fos基因在這一過程中的作用。

 

Fos於1986年由Greenberg及其同事首次在神經元細胞中發現。在激活神經元後的幾分鐘內出現了Fos的表達。科學家利用這一特性,利用Fos作為最近神經元活動的標誌物,來識別調節口渴以及許多其他行為的腦細胞。 

科學家們推測,Fos可能在學習和記憶中起著至關重要的作用,但是數十年來,該基因的精確功能一直是個謎。

 

為了進行調查,研究人員將小鼠暴露於新環境中,並觀察了海馬體的主要細胞。他們發現,接觸新事物後,相對稀疏的神經元群體表達了Fos。接下來,他們阻止了這些神經元表達Fos,而其他細胞則不受影響。

 

研究人員研究了表達Fos的神經元與未表達Fos的神經元之間的差異。他們使用光遺傳學來打開或關閉來自附近不同神經元的輸入,他們發現表達Fos的神經元的活性受兩種類型的中間神經元的影響最大。

 

Yap說:「這些中間神經元的關鍵在於它們可以調節何時以及由多少個Fos激活神經元激發,以及相對於迴路中其他神經元何時激發。 「我們認為,最終,我們將掌握Fos如何實際上支持記憶過程,特別是通過在海馬中協調這種類型的電路可塑性。」(生物谷Bioon.com)

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