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失去的记忆可以找回

来自MIT的研究人员发现用光激活脑细胞可以让人找回丧失的记忆。通过一种称为光遗传学的技术,科学家们重新激活了那些被埋藏的记忆。

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这项研究由MIT生物系教授,理化研究中心主任Susumu Tonegawa领头。他认为,研究结果回答了一个神经系统科学领域一直被人争论的记忆缺失的问题。神经科学的研究人员多年来一直对由外伤、压力或疾病(如阿尔兹海默症)引起的逆行性健忘的本质原因争论不休,到底是因为特定的脑细胞损伤引起记忆储存被破坏,还是因为那部分记忆的通道阻塞而无法回想起来。 


“大部分研究人员偏向于储存理论,但我们文章的结果证明,大部分人的观点是错的”,Tonegawa说,“记忆缺失是记忆取回损伤的问题”。记忆研究者们认为,获取记忆的过程是大脑神经网络的某些位置的一群神经元被激活,形成物理或化学改变的过程。如果这群神经元随后用特殊的光照或气味触发而被激活,整个记忆就会被唤起。这群神经元叫做“记忆印迹细胞”。 


2012年Tonegawa研究小组利用光遗传学方法,将蛋白质加入神经元使其能用光激活,第一次证明这群神经元细胞存在于脑部的海马体。但是目前并没有人证实这群神经元在“记忆巩固”的过程中会发生化学变化。这一改变称为长时程增强作用(LTP),包括因学习和经历形成的突触巩固、神经元之间信号传递结构建立。 


为了研究化学变化是否真的发生,研究人员首先鉴定了一群海马体中的印迹细胞,当用光遗传工具激活时能重现一段记忆。当他们记录这群细胞活性时发现,他们相互连接的突触被加强了,“我们第一次展示了这群位于海马体区的细胞经历了突触增强过程”。


研究人员进一步探索没有加固过程记忆会发生什么。在小鼠形成新的记忆后,给其注射一种叫做茴香霉素的化合物,它能抑制神经元细胞内的蛋白质合成,阻止突触加固,一天之后用“情感触发器”重新激活记忆,但没有一点痕迹。“所以即使印迹细胞存在,没有蛋白合成过程细胞突触无法加固,记忆就会丧失”,Tonegawa说。


但令人吃惊的是,当研究人员用光遗传工具重新激活蛋白合成-印迹细胞阻塞,小鼠呈现出记忆唤起的所有信号。“用茴香霉素处理过的动物用自然唤起触发检测记忆唤起,就表现出记忆缺失,无法诱导记忆唤起”,Tonegawa说,“但如果找到印迹细胞用光激活,就能重塑记忆,即使根本没有LTP建立”。


Tonegawa小组进一步的研究发现,记忆并不是储存在印迹细胞蛋白质合成而加强的突触中,而是储存于多群印迹细胞以及它们之间连接的回路中。“我们提出了一个新理论:每段记忆都由一个印迹细胞群参与形成一个回路。一个印迹细胞群回路包含多个大脑区域,而这些区域中的印迹细胞因一段特定记忆形成特定的相互连接。”


这项研究将基因存储和记忆提取的机制分离开来,印迹突触的加固对大脑提取特定记忆的能力十分关键,而印迹细胞之间的连接回路编码并储存了记忆信息本身。


据加利福尼亚大学学习记忆研究中心主任Alcino Silva所说,突触强度的改变和一直被认为与学习和记忆有关。而这篇开创性的研究工作提示,突触强度的改变可能并不以往所认为的对记忆至关重要,因为在特定条件下,干扰突触强度变化仍能保留记忆。这些变化仅仅记忆提取必须的。

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