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灵光一闪,记忆重现:诺奖得主《Nature》报道逆转失忆的方法

2016/04/17 来源:X-MOL
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导读
在近期的《Nature》杂志上,麻省理工学院(MIT)科学家、诺贝尔奖得主利根川进领导的团队发表的一篇文章,描述了他们研发出来的一种方法,利用光来激活有阿尔茨海默氏症症状小鼠的脑细胞,来恢复其由于疾病失去的记忆。


诺贝尔奖得主利根川进

一束蓝光在你头上一闪,在那一瞬间,一幕幕尘封已久早已忘却的过去场景涌上心头,那过往的甜蜜与酸楚都再一次激荡脑海,眼中仿佛又看到孩童时代的伙伴们在一起玩耍,鼻中也仿佛闻到年少时年夜饭醉人的香味,耳中又好像听到自己在小学早读课上的朗朗读书声……这是时光穿梭机?还是神话故事?事实上,随着科学家对大脑神经的了解越来越多,手段越来越先进,挖掘早已丢失的记忆已经成为可能,尤其对于患有老年痴呆症的患者,一种恢复记忆的技术必然会带来完全不同的生活。

在近期的《Nature》杂志上,麻省理工学院(MIT)科学家、诺贝尔奖得主利根川进(Susumu Tonegawa)领导的团队发表的一篇文章,描述了他们研发出来的一种方法,利用光来激活有阿尔茨海默氏症症状小鼠的脑细胞,来恢复其由于疾病失去的记忆。

这种方法使用了一种被称为光控基因技术的方法,通过光的脉冲精确控制活细胞。研究人员先是利用基因改造动物使它们具有与早期阿尔茨海默氏症患者相同的记忆丧失症状,然后利用这种光控基因技术来恢复其与过去曾经学过的行为有关的记忆。这项研究结果表明,相比较于“记忆编码”和“记忆存储”,阿尔茨海默氏症发病初期可能会对“记忆提取”有更显著的影响。

在研究中,小鼠被放到一个特殊的笼子里,在那里它们会受到不愉快的刺激,这样就使这些小鼠在意识中将恐惧与这个笼子关联起来。对于这一经历的记忆会导致健康小鼠一旦被放置在这个笼子里时就会吓得呆住,但有阿尔茨海默氏症症状的小鼠则出现这种情况的频率更低一些,呈现出渐进式记忆丧失的现象(下图a)。


为了恢复这些小鼠的记忆,这个团队的科学家使用一种病毒载体来改变这些动物的脑部记忆中心——海马体的某个区域,这个区域叫齿状回(dentate gyrus),是记忆痕迹存储的位置。这使得该团队可以确定并操控与笼子记忆有关联的记忆痕迹的特定神经元细胞。

当光脉冲施加到动物的大脑中时,记忆痕迹细胞(engram cells)被活化,有关的记忆就被调了出来,不过这种作用是暂时的,持续仅一天。然而,光脉冲反复刺激导致记忆调出作用持续更长,最多达到六天(下图b)。


阿尔茨海默氏症小鼠齿状回中的记忆痕迹细胞

“我们第一次表明了增强记忆痕迹细胞回路中的突触连接可用于治疗早期阿尔茨海默氏症小鼠模型的失忆,”该团队研究人员之一、本文第一作者Dheeraj Roy说。

但是,为什么会这样呢?据该研究团队分析,在齿状回位置观察到的神经微刺随着小鼠的年龄和阿尔茨海默氏症的进展会逐渐降低,而越少的微刺意味着越少的记忆。然而,这些微刺可以再生,以增加突触连接,并且诱发其再生的方式之一是通过由高频光脉冲进行人工刺激。


健康对照组(Control)和阿尔茨海默氏症组(AD)记忆痕迹细胞的细胞微刺

反复光刺激之后,研究人员发现,有阿尔茨海默氏症的老鼠脑中的这些微刺的数量变得与健康对照组没有区别。对健康动物的光线刺激并没有加强其本已可快速提取的记忆,这表明该技术将只对有记忆障碍的小鼠起作用。

这一研究显然还处于非常初期的阶段,而且关于小鼠的实验结果不一定适用于人类,但它展示了一个充满希望的新方向,来理解阿尔茨海默氏症可能会如何影响人类,并可能启发出新的方法来治疗这种疾病,并促进记忆提取。

利根川进说,“通过只在记忆痕迹细胞中增加与记忆过程有关的微刺数量,而不是种类广泛的其他各种细胞,来成功提取阿尔茨海默氏症小鼠的记忆,展现了高度靶向的神经元及其回路的操控对未来的治疗方法的重要意义。”

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