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Nature:光遗传学操纵记忆

Nature:光遗传学操纵记忆

日前,来自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。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然》(Nature)杂志上。论文资深作者 Roberto Malinow 教授表示:“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。”

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。

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。

Malinow 表示:“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。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。”

原文检索:

Sadegh Nabavi, Rocky Fox, Christophe D. Proulx, John Y. Lin, Roger Y. Tsien& Roberto Malinow. Engineering a memory with LTD and LTP . Nature, 01 June 2014; doi:10.1038/nature13294

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