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Nature:光遗传学重大突破,操纵记忆不再是幻想
【字体: 大 中 小 】 时间:2014年06月03日 来源:生物通
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《记忆裂痕Paycheck》的主人公在完成一个秘密项目之后接受了记忆删除,结果他的整个生活都陷入了危机。现在,科学家们不仅能够抹去一段记忆,还可以重新激活它,操纵记忆已经不再是科幻片中的狂想。
生物通报道:《记忆裂痕Paycheck》的主人公在完成一个秘密项目之后接受了记忆删除,结果他的整个生活都陷入了危机。现在,科学家们不仅能够抹去一段记忆,还可以重新激活它,操纵记忆已经不再是科幻片中的狂想。
加州大学圣迭戈医学院的研究人员,通过光遗传学刺激抹去了大鼠的一段恐惧记忆,随后又将其重新激活,这样的操作彻底改变了大鼠的行为。这是人们首次有选择性的去除和重新激活一段记忆,相关论文发表在六月一日的Nature杂志上。
“我们可以通过强化或削弱突触连接,随心所欲的形成、抹去和重新激活一段记忆,”文章的资深作者Roberto Malinow教授说。
研究人员对大鼠脑部的一组神经进行了光遗传学改造,使其对光敏感。他们对这些神经进行光学刺激,并同时电击大鼠的脚部。这些大鼠很快将特定的光学神经刺激与痛觉联系起来,在神经受到刺激但还没电击时表现出恐惧。研究显示,这些神经的突触发生了化学改变,突触连接得到增强(长时程增强LTP)。
随后,研究人员利用低频的光学刺激诱发长时程抑制LTD,并由此将突触连接削弱。结果这些大鼠无法对之前的神经刺激产生恐惧,说明它们大脑中与电击相关的记忆已经被抹去。最后,研究人员又通过高频刺激增强了这组神经的连接(长时程增强LTP),结果这些大鼠恢复了对特定刺激的恐惧反应。(延伸阅读:光遗传学之父Science再发突破性成果)
此前神经科学家们一直推测,神经元连接强化(长时程增强LTP)就是记忆形成的基础,但一致缺乏有力的证据。
研究人员在记忆形成时检测到了LTP,又用逆转LTP的过程抹去了记忆,最后通过LTP重新激活了记忆。这项研究说明LTP/LTD与记忆之间存在毋庸置疑的关联,首次证实记忆的实质就是神经元连接(突触)的强化。
“我们的研究显示,记忆形成的过程就是一组神经元的连接被强化,”Malinow说。“进一步研究表明,削弱突触相当于拆散这组神经,会使这段记忆失活。”
光遗传学技术可以帮助人们改变记忆回路中的突触强度,在此基础上实现一段记忆的形成、去除和重新激活。
Malinow指出,阿尔茨海默症患者大脑中累积的β淀粉样蛋白,也会削弱突触连接导致失忆。“既然削弱的突触能够被逆转,那么人们就可以想办法抵消β淀粉样蛋白所产生的影响。”
生物通编辑:叶予