神经科学家揭示了记忆形成的分子机制的第一瞥

作者:须几

<p>该图像显示了海马CA3区域的神经元,这对于记忆编码和检索非常重要.CA3神经元的细胞核以绿色标记,树枝状细胞以红色标记,上面较小的绿色斑点代表突出到CA3神经元的轴突</p><p>齿状回图像:Lin Lab MIT神经科学家发现了一种细胞通路,可以使特定的突触在记忆形成过程中变得更强</p><p>这一发现提供了长期记忆在海马区域称为CA3的分子机制的第一瞥</p><p>研究人员发现,一种名为Npas4的蛋白质,以前被认为是由神经元活动引发的基因表达的主控制器,控制着CA3神经元与海马另一部分神经元之间连接的强度,称为齿状回,没有Npas4,术语记忆不能形成“我们的研究确定了记忆编码的依赖经验的突触机制g在CA3中,并提供了选择性控制它的分子途径的第一个证据,“脑与认知科学副教授,麻省理工学院麦戈文脑研究所成员林英熙说,林是本研究的高级作者,出现在2月8日出版的“神经元”杂志上该论文的主要作者是麦戈文研究所的研究科学家冯菊(Eddie)翁这个示意图显示了CA3神经元上的两种类型的突触结构</p><p>左侧图像中标记为红色的较小刺是更多参与记忆检索大型绿色结构(中心图像)代表CA3神经元与来自齿状回的进入轴突之间的突触</p><p>右侧是大型多分支脊柱的特写,没有来自齿状的标记输入gyrus图像:Lin Lab突触强度神经科学家早就知道大脑通过改变突触的强度或神经元之间的连接来编码记忆</p><p>这需要许多人的相互作用在两个突触前神经元中发现的蛋白质,它们发送有关事件的信息,突触后神经元,它们接收CA3区域中的神经元信息,在上下文记忆的形成中发挥关键作用,这些记忆将事件与其位置联系起来</p><p>发生,或与其他背景信息,如时间或情绪这些神经元从三个不同的途径接收突触​​输入,科学家假设这些来自齿状回的输入之一对于编码新的情境​​记忆是至关重要的</p><p>如何编码这些信息尚不清楚在2011年发表的一项研究中,Lin及其同事发现Npas4是一种在新体验后立即启动的基因,它似乎是长期所需基因表达程序的主控制者</p><p>术语记忆形成他们还发现Npas4在学习期间在海马CA3区最活跃</p><p>这项活动是已知是快速上下文学习所必需的,这在一种被称为上下文恐惧条件反射的任务中是必需的</p><p>在条件反射期间,当小鼠进入并探索特定的室时会在几分钟内受到轻度电击,小鼠会学会害怕当他们进入它时,它们会冻结当研究人员敲除Npas4基因时,他们发现老鼠不记得这个可怕的事件他们也发现同样的效果当他们在基因的CA3区域敲除基因时</p><p>海马体在海马体的其他部位敲出它对记忆没有影响在新的研究中,研究人员进一步详细探讨了Npas4如何发挥其作用Lin的实验室之前开发了一种方法,可以荧光标记CA3神经元在这种恐惧条件反射过程中被激活使用相同的恐惧条件反射过程,研究人员表明,在学习过程中,某些突触输入到CA3神经加强,但不是其他人此外,这种加强需要Npas4选择性加强的输入来自海马的另一部分称为齿状回这些信号传达有关恐惧经历发生的位置的信息没有Npas4,突触来自齿状回到CA3未能加强,并且老鼠无法形成事件的记忆 进一步的实验表明,这种强化是专门用于记忆编码所必需的,而不是用于检索已经形成的记忆</p><p>研究人员还发现,Npas4损失不影响CA3神经元从其他来源获得的突触输入Kimberly Raab-Graham,生理学和药理学副教授维克森林大学医学院表示,研究人员使用了各种令人印象深刻的技术,明确表明情境记忆的形成受到Npas4的严格控制</p><p>“该研究的主要发现是情境记忆是由单一电路驱动的,归结为一个单一的转录因子,“Raab-Graham说,他没有参与这项研究”当他们敲除转录因子时,他们去除了背景记忆形成,他们可以通过添加转录因子来恢复它“Synapse维护研究人员还发现Npas4控制的一个基因对突触发挥作用e strength这个基因,被称为plk2,参与收缩突触后结构Npas4打开plk2,从而减少突触大小和强度这表明Npas4本身不会强化突触,但保持突触的状态允许它们在必要时加强没有Npas4,突触变得太强,因此不能通过进一步加强它们来诱导编码记忆“当你拿出Npas4时,突触强度几乎饱和,”Lin说“然后当学习发生时,尽管记忆编码细胞可以荧光标记,你不再看到这些连接的加强“在未来的工作中,林希望研究连接齿状回与CA3的电路如何与记忆检索所需的其他途径相互作用”不知何故,不同途径之间存在一些串扰,以便一旦信息被存储,就可以通过其他输入来检索,“她说这项研究是由资助的美国国立卫生研究院,James H Ferry基金和瑞典脑基金会研究奖学金出版物:Feng-Ju Weng等,“Npas4是在情境记忆形成期间苔藓纤维-CA3突触中学习诱导可塑性的关键调节因子, “神经元,2018年; doi:101016 / jneuron201801026来源:....