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脑洞大开!移植记忆?来看科学家们的奇妙操作

7 天前 来源:生物探索
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导读
除了恢复、消除,记忆或许还可以移植。近期,加州大学洛杉矶分校的科学家们完成了一项“脑洞大开”的试验:他们将一只海兔(California sea hares)的记忆成功转移至另一只海兔的神经系统中。


Aplysia(图片来源:WIKIMEDIA, GENNY ANDERSON)

这一最新研究于5月14日发表在《eNeuro》期刊。科学家们通过注射RNA的方式完成了记忆的转移。“在不久的将来,我们或许可以利用RNA改善阿尔兹海默症、创伤后应激障碍等疾病对大脑记忆的影响。”文章作者、生理学和神经生物学教授David Glanzman畅想道。


DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0038-18.2018

有意思的试验

David Glanzman团队选取一种海兔Aplysia californica作为模型,对其尾巴进行轻微的电击(每隔20分钟被电击5次,24小时后再增加5次)。这种电击会增强海兔的防御性退缩反射(一种自我保护的反应)。

随后,当研究人员轻拍海兔时,曾经历过电击的海兔会同样表现出一种防御性的收缩(平均持续50秒)。这种简单的学习方式被称为“敏化作用”(sensitization)。而那些没有被电击过的海兔收缩反应只持续约1秒。

紧接着,研究人员从两组海兔(经历过电击和轻拍、从未被电击)的神经系统中提取RNA,并将两组RNA分别注射给7只从未接受过电击的海兔体内。

有意思的是,结果显示,已完成敏化学习的海兔的RNA,会让7只未曾接受过电击的海兔表现出自己曾经经历过电击的行为:它们会做出持续约40秒的防御性收缩。而对照组海兔并没有表现出长时间的收缩。

“这就像,我们转移了记忆!” Glanzman对此很惊喜。


Memories can be transferred between organisms by extracting ribonucleic acid (RNA) from a trained animal and injecting it into an untrained animal, as demonstrated in a study of sea snails published in eNeuro. Credit: Bédécarrats et al., eNeuro (2018)

不一样的观点

同时,他们还将两组RNA分别添加至培养皿(Petri dishes)中,这些培养皿含有提取自海兔(未曾被电击过)的神经系统(感觉神经元或者运动神经元)。

当海兔被电击后,它的感觉神经元会变得兴奋。值得注意的是,添加有电击经历海兔的RNA,会增加培养皿中感觉神经元的兴奋度,但是不影响运动神经元。而添加没有电击经历海兔的RNA并不会刺激感觉神经元。

在神经科学领域,人们一直认为记忆存储在突触中。Glanzman却依据新研究提出不同的观点,他认为记忆存在于神经元的细胞核中

“如果记忆存储在突触中,我们的试验就不可能成功。” Glanzman认为,这一发现或将改变科学家们对记忆的思考模式,它可能与由RNA诱导的表观遗传变化有关。


UCLA Professor David Glanzman holding a marine snail. Credit: Christelle Snow/UCLA

研究意义

海兔是研究大脑以及记忆功能的理想模型,其细胞生物学过程与人类非常相似,即便海兔中枢神经系统只含有约2万个神经元,而人类拥有约1000亿个神经元。

Glanzman认为,未来RNA可能会被用于唤醒、恢复老年痴呆早期患者的记忆。早在2014年他和团队曾在《eLife》期刊发文表明,失去的记忆可以恢复。下一步,Glanzman希望弄清楚负责记忆转移的RNA类型。

责编:悠然

参考资料:

RNA Moves a Memory From One Snail to Another

Biologists 'transfer' a memory

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