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这项研究可能对阿尔茨海默症、中风等的新药研发具有重要意义

医药 来源:中国生物技术网

你还能记起你小学班长的名字吗?但我相信你肯定能记得同桌的名字,和与其共同经历的种种。但要再问你昨天新来同事的名字,你是否可以不假思索的回答出来?是不是有点儿困难?

那为什么你能脱口说出几十年未见面儿时伙伴的名字,却对刚刚认识的人名记忆模糊?换句话说,为什么有些记忆在几十年里都能保持稳定的清晰,而另一些却在几分钟内模糊?

近日,来自美国加州理工学院的研究人员,通过使用小鼠模型确定,强大且稳定的记忆是由所有同步放电的神经元群体编码的,提供了冗余,使这些记忆能够随着时间的推移持续存在。这项研究对于理解大脑损伤后,如中风或阿尔茨海默症中对记忆的影响具有重要意义。这项工作是在生物学研究教授Carlos Lois的实验室完成,并已发表在8月23日的《Science》上。

在这项新研究中,研究团队开发了一项测试,以检测小鼠在学习和记忆一个新地点时的神经活动。在实验中,一只小鼠被放置在一个约5英尺长的笼子里,具有白色的墙壁,并沿着墙壁的不同位置标记了独特的符号,例如,最右端附近的粗体“+”和靠近中心的斜线。糖水(小鼠的食物)被放在通道的两端。在小鼠探索的过程中,研究人员测量其海马中负责编码位置的特定神经元活动。

当一只小鼠最初被放置在通道上时,它无所适从并左右徘徊着,直到遇到了糖水。在这些情况下,当小鼠注意到墙上的一个符号时,单个神经元被激活。但在多次体验后,小鼠对这条路径变得熟悉起来,并记住了糖水的位置。随着它们对此变得越来越熟悉时,越来越多的神经元因看到墙上的符号也被同步激活。从本质上讲,小鼠是根据每一个独特的符号来识别位置的。

接下来,为了研究记忆如何随着时间的推移而变模糊,研究人员让这些小鼠在长达20天的时间里远离记忆轨迹。当研究人员让小鼠再次回到通道上时,那些已经形成了由更多神经元编码强大记忆的小鼠很快就记起了这项任务。虽然一些神经元表现出不同的活动,但当分析大群神经元活动时,小鼠对轨迹的记忆是可以清晰识别出来的。换句话说,具有半球间和半球内同步活动的神经元群体使大脑有冗余性,即使一些原始神经元停止活动或受损,仍能回忆起记忆。

该研究第一编辑、博士后研究员Walter Gonzalez说明说:“想象一下,你有一个又长又复杂的故事要讲。为了保存这个故事,你可以把它讲给你的五个朋友,然后偶尔和他们聚在一起重新讲述这个故事,互相帮助以填补一个人的记忆空白。此外,每次你重新讲述这个故事,你都可以带新的朋友来学习,因此有助于保存和加强记忆。以类似的方式,你自己的神经元也在互相帮助来编码记忆,这些记忆会随着时间的推移而持续。”

图片来源:Science

记忆对人类行为至关重要,任何对记忆的损害都会严重影响大家的日常生活。作为正常衰老的一部分而发生的记忆丧失可能是老年人的重大障碍。此外,由几种疾病引起的记忆丧失,尤其是阿尔茨海默症,会造成破坏性的后果,干扰最基本的日常活动,包括辨认亲属或记住回家的路。

这项新研究表明,随着大家年龄的增长,记忆可能会以更快的速度褪色,因为记忆会由更少的神经元编码,如果这些神经元中的任何一个出现问题,记忆就会丢失。这项研究工作能在有朝一日,设计出可以促进更多神经元的参与来编码记忆的治疗方法,或有助于防止记忆丧失。

该研究通讯编辑、生物与生物工程系教授Carlos Lois说:“众所周知,好记性不如烂笔头,你重复练习动作的次数越多,你以后记住它的机会就越大。大家现在认为这是可能的,因为你练习的动作越多,编码这个动作的神经元的数量就越多。传统的记忆存储理论假设,要使记忆更加稳定,需要加强与单个神经元的连接。大家的研究结果表明,增加编码相同记忆的神经元数量,可以使记忆持续更长的时间。”

来源:中国生物技术网

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