清华大学《Journal of Neuroscience》发表新成果

　　

生物通报道  近日来自清华大学医学院、多伦多大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在合作研究项目中证实提高大脑内镁离子水平不仅能够增强大脑正常的学习与记忆能力，还有助于消除恐惧记忆。这一研究成果发表在神经科学主流期刊《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience, IF =8.205）上。

领导这一研究的是清华大学医学院刘国松教授，其2005年回国，入选清华大学“****”、“****特聘教授”，受聘于清华大学医学院担任教授、博导。刘国松课题组长期致力于大脑认知功能的基本原理研究，以期能够开发出增强大脑认知功能的新型药物。

2010年，该课题组研发出了一种新型镁化合物。试验证明，通过口服该化合物能有效提高大脑内镁离子水平并显著增强年轻及老年大鼠的学习与记忆能力。该研究首次揭示了镁离子对维持大脑学习与记忆功能的重要调节作用，并提示补充镁离子可能成为预防和治疗脑衰老疾病的重要途径。相关研究论文发表在了2010年1月28日出版的《Neuron》杂志上，同日Cell杂志向全球发布了这项成果。

此次，刘国松课题组在原来研究的基础上证实提高大脑内镁离子水平不仅能够增强大脑正常的学习与记忆能力，还能够有助于消除恐惧记忆、降低焦虑。在分子水平上，他们的研究揭示，增加脑镁水平能够增强大脑中控制正常学习记忆脑区的功能，然而却不会影响大脑中产生恐惧记忆脑区的功能，这种差别调节方式导致提高脑镁不但能够增强正常学习记忆功能，还能够抑制负面情绪（如恐惧记忆）。

据介绍，镁离子是维持人体内细胞正常功能的必须物质，缺乏镁离子可导致糖尿病、心血管等疾病。正常情况下，人体内的镁离子可以通过食物摄取获得，许多天然食物，如南瓜籽、海带、菠菜、坚果等都富含镁离子。然而，随着生活水平提高，食物的精细加工导致食物中的镁含量下降，以及饮食结构的变化导致近半数人群，存在镁摄入不足的状况。
      
这一研究具有重大的社会意义。近年来随着现代社会竞争的日趋激烈，工作和生活带来的紧张情绪、挫折的经历引发的恐惧记忆等都会导致焦虑情绪，很多人都一定程度上表现出焦虑症状，这是当前社会普遍存在的问题。然而，目前普遍应用的抗焦虑药物都存在各种副作用。新研究揭示适当摄取富含镁元素的食物不但能够提高大脑的学习记忆能力，同时还有助于减轻紧张生活带来的焦虑症状。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Effects of Elevation of Brain Magnesium on Fear Conditioning, Fear Extinction, and Synaptic Plasticity in the Infralimbic Prefrontal Cortex and Lateral Amygdala

Anxiety disorders, such as phobias and posttraumatic stress disorder, are among the most common mental disorders. Cognitive therapy helps in treating these disorders; however, many cases relapse or resist the therapy, which justifies the search for cognitive enhancers that might augment the efficacy of cognitive therapy. Studies suggest that enhancement of plasticity in certain brain regions such as the prefrontal cortex (PFC) and/or hippocampus might enhance the efficacy of cognitive therapy. We found that elevation of brain magnesium, by a novel magnesium compound [magnesium-l-threonate (MgT)], enhances synaptic plasticity in the hippocampus and learning and memory in rats. Here, we show that MgT treatment enhances retention of the extinction of fear memory, without enhancing, impairing, or erasing the original fear memory. We then explored the molecular basis of the effects of MgT treatment on fear memory and extinction. In intact animals, elevation of brain magnesium increased NMDA receptors (NMDARs) signaling, BDNF expression, density of presynaptic puncta, and synaptic plasticity in the PFC but, interestingly, not in the basolateral amygdala. In vitro, elevation of extracellular magnesium concentration increased synaptic NMDAR current and plasticity in the infralimbic PFC, but not in the lateral amygdala, suggesting a difference in their sensitivity to elevation of brain magnesium. The current study suggests that elevation of brain magnesium might be a novel approach for enhancing synaptic plasticity in a regional-specific manner leading to enhancing the efficacy of extinction without enhancing or impairing fear memory formation.

作者简介：

刘国松

教授，博士生导师，“****特聘教授”，
      
1985-1990就读于美国加州大学洛杉矶分校神经生理学专业并获博士学位，1990-1991在美国加州大学洛杉机分校生理科学系神经生理学专业从事博士后研究，1991-1993任研究助理教授，1993-1996在斯坦福大学分子生物和细胞生理系从事博士后研究，1996-2001受聘于麻省理工学院大脑和认知科学系、生物系任助理教授，2001-2005年7月任麻省理工学院大脑和认知科学系、生物系副教授，同期（1996-2005,7）任麻省理工学院Picower学习和记忆中心研究员，2005年至今受聘于德克萨斯大学奥斯汀分校学习与记忆研究中心担任兼职正教授。并于2005年7月入选清华大学“****”、“****特聘教授”，受聘于清华大学医学院担任教授、博导。2006年获国家自然科学基金委重大项目支持和国家973项目支持。

实验室的主要研究方向：   1.神经系统可塑性和神经系统网络形成及优化的研究    2.学习与记忆的基本原理研究及增强记忆和抗脑衰老的新药开发。