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研究人员在我们对大脑的理解中发现新的部分

想像一下您从未去过的咖啡馆。您会记住这个新环境,但是当您一次又一次地访问它时,会形成更少的关于环境的新记忆,只有改变的事物才真正令人难忘。这种长期记忆的调控方式仍不完全清楚。奥地利科学技术研究所(IST Austria)的重本龙一(Ryuichi Shigemoto)与奥胡斯大学(Aarhus University)和日本国立生理科学研究所的研究人员合作,现已发现记忆形成的新基石。在《现代生物学》杂志上发表的研究中,他们研究了大脑海马区的信号通路,并展示了它如何控制对经历新环境的新记忆。

海马是大脑的中心区域,在将信息从短期记忆转移到长期记忆中起着重要作用。在海马的许多互锁部分中,研究人员集中于接收有关环境的感觉输入的新颖信号的所谓的苔藓细胞与传递该信息的所谓的颗粒细胞之间的联系。在像阿尔茨海默氏症这样的疾病中,大脑的这一部分是最先受到影响的部分之一。

看神经元

科学家使用四种不同的方法进行这项研究,以便严格调查这些新发现。首先,他们将海马置于显微镜下,研究了苔藓细胞与颗粒细胞之间如何连接的结构,显示出它们的许多复杂连接。

其次,他们使用了钙成像技术,可以实时监控神经元的活动,因为这些基因修饰的细胞在激活后会亮起来。当将动物暴露在新的环境中几天后,长满苔藓的细胞首先向颗粒细胞发送信号,然后变得越来越少。然后,当他们将小鼠置于另一个新环境中时,其活动又突然发生,因此表明这些神经元与处理新的环境输入特别相关。

第三,研究人员追踪信号留下的神经元痕迹。这些细胞中的神经活动触发某个基因的表达,这意味着其中编码的相应蛋白质的产生。活性越强,他们以后就可以找到更多的这种蛋白质。他们在颗粒细胞中发现了这种蛋白质的产生,这种蛋白质与生苔细胞的活性有关。

可怕的新地方

最后,科学家通过行为研究来观察海马中该途径对记忆形成的影响。这一点尤其重要,因为记忆形成和行为之间的联系可以告诉他们很多关于大脑功能的信息。他们将负面的感觉刺激,小的电击结合在一起,将动物置于新的环境中。然后,小鼠迅速学会了使新环境与不愉快的感觉相关联,并测量了它们当场冻结的负面反应。

当研究人员使用药物抑制苔藓细胞的活性时(接收有关新环境的信号的药物),然后进行负面条件调节,小鼠不记得新环境与不适感之间的联系。另外,当动物首先适应新环境然后适应环境时,苔藓细胞也没有激活,因此环境与电击之间没有关联。

另一方面,如果长满苔藓的细胞被人工激活,即使动物已经适应了新的环境,这种联系也可能形成。这清楚地表明,海马中的苔藓细胞如何对新的输入作出反应并触发小鼠新的长期记忆的形成。

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