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光基因学技术帮助失忆小鼠恢复记忆

导读: 美国麻省理工大学研究人员称他们利用光基因学工具,让因缺少记忆巩固过程而遗失记忆的小鼠重新恢复了记忆。

  用光激活脑细胞,可以找回“丢失”的记忆。最近,美国麻省理工大学(MIT)研究人员在《科学》杂志上发表论文称,他们利用光基因学工具,让因缺少记忆巩固过程而遗失记忆的小鼠重新恢复了记忆。

  多年来,神经科学家一直在争论退行性失忆的原因,是记忆无法被存储?还是回忆的路径被阻碍导致无法回想起来?指导该研究的MIT生物系教授利根川进说:“大部分研究人员倾向于存储理论,但我们的研究显示,这种主流理论可能是错的。失忆是回想损坏的问题。”

  脑中某个位置有专门的神经元群,在回忆时被激活产生理化改变,若以后重新激活了这些神经元群,整个记忆就被回想起来,这些神经元称为“记忆印记细胞”。利根小组在2012年第一次证明了印记神经元确实存在于大脑的海马体中。当用光基因学工具(把某种蛋白质加入到神经元中,使其能被光照激活)激活它们时,就能表达记忆。

  在记忆巩固过程中,有一种变化叫做“长时程增强”(LTP),涉及神经元突触增强,让神经元群体之间能互相发送信号。在新实验中,研究人员去掉了记忆巩固过程。他们在小鼠形成一段新记忆之后,立即给它们使用茴香霉素(能阻碍神经元内蛋白质合成),以此抑制突触增强。一天以后,他们用一种情绪触发剂来激活小鼠记忆时,发现它们无法回忆。利根说:“即使印记细胞仍在那里,没有蛋白质合成,那些突触不会增强,记忆就丧失了。”

  但令人吃惊的是,当他们用光基因学工具重新激活了印记细胞被抑制的蛋白质合成时,小鼠表现出了完全恢复记忆的样子。“给动物使用茴香霉素,再用天然回忆触发剂来检测,它就是失忆的。”利根说,“如果你直接用光激活印记细胞,就能恢复记忆,即使没有LTP过程。”

  进一步研究还显示,印记细胞中的蛋白质合成使得突触增强,但记忆的存储并不在此过程中,而在印记细胞群和它们连接成的神经回路中。利根说:“我们提出了一种新设想,每一段记忆都有一个印记细胞路径或回路,这一回路包括多个脑区,印记细胞在这些脑区中起着总体自由组合的作用,对特定记忆形成特定连接。”

  研究人员还把记忆的存储机制和回忆机制区分开来,论文第一作者托马斯·瑞安说:“印记细胞突触的增强是大脑能回想起特定记忆的关键,而印记细胞之间的连接路径允许对记忆形成本身进行编码和存储。”

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