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Neurons如何編碼娛樂城賺錢的長期記憶

1953年夏末,一個年輕人很快被稱為病人H.M.進行了實驗性手術。為了治療他的虛弱性癲癇發作,外科醫生切除了他的大腦部分,包括海馬結構的一部分。癲癇發作停止了。

不幸的是,對於H.M.患者,時間也是如此。手術後醒來時,儘管保留了正常的認知能力,語言和短期工作記憶,但他無法再形成新的長期記憶。 H.M.病人的病情最終表明,大腦創造長期記憶的能力是一個獨特的過程,取決於海馬體。

科學家們發現了記憶的來源。但是如何製作它們仍然未知。

現在,哈佛醫學院的神經科學家已邁出了決定性的一步,以期了解長期記憶的生物學特性,並找到在年齡或疾病引起記憶不足時進行干預的方法。

在報告 性質。 在12月9日,他們描述了一種新發現的機制,該機制可以識別成年小鼠髖關節中的神經元派大金娛樂城在對記憶鞏固和回憶起關鍵作用的過程中,Ocampus用來調節它們從其他神經元接收的信號。

這項研究由HMS神經生物學研究生Lynn Yap和HMS Blavatnik研究所神經生物學主席Michael Greenberg領導。

HMS內森·馬什·普西(Nathan Marsh Pusey)教授格林伯格說:“記憶對於人類生存的各個方面都是必不可少的。如何編碼能持續一生的記憶是一個基本問題,我們的研究已深入到這種現象的核心。” HMS的神經生物學,並研究通訊作者。

研究人員觀察到,新的經驗激活了表達兩個基因Fos和Scg2的海馬神經稀疏群體。這些基因使神經元可以微調來自抑制性神經元(抑制神經元興奮的細胞)的輸入。以此方式,不同的神經元的小群可以響應於經驗而形成具有協調活動的持久網絡。

Yap說:“這種機制可能使神經元之間更好地進行對話,以便下次需要記憶時,神經元會更同步地觸發。” “我們認為這種Fos介導的電路的同時激活可能是鞏固記憶的必要功能,例如在睡眠期間以及大腦的記憶恢復。”

電路編排

為了形成記憶,大腦必須以某種方式將體驗連接到神經元中,以便在重新激活這些神經元時,可以回憶起最初的體驗。在他們的研究中,Greenberg,Yap及其團隊著手通過研究Fos基因來探索這一過程。

Fos於1986年由Greenberg及其同事首次描述在神經元細胞中,在激活神經元後的幾分鐘內就表達了Fos。科學家利用這一特性,利用Fos作為最近神經元活動的標誌物,來識別調節口渴,r子和許多其他行為的腦細胞。

科學家們推測,Fos可能在學習和記憶中起著至關重要的作用,但是數十年來,該基因的精確功能一直是個謎。

為了進行調查,研究人員將小鼠暴露於新環境中,並觀察了錐體神經元,海馬的主要細胞。他們發現,接觸新經驗後,相對稀疏的神經元群體表達了Fos。接下來,他們使用一種基於病毒的工具阻止了這些神經元表達Fos,該工具被運送到海馬的特定區域,而其他細胞則不受影響。

Fos在此受阻的老鼠淘金娛樂城 當在迷宮中進行評估時,這種方式顯示出明顯的記憶缺陷,這需要他們回憶空間細節,這表明該基因在記憶形成中起著關鍵作用。

研究人員研究了表達Fos的神經元與未表達Fos的神經元之間的差異。使用光遺傳學來轉換來自不同的輸入娛樂城評價在附近的神經元開關時,他們發現表達Fos的神經元的活性受兩種類型的中間神經元的影響最大。

發現表達Fos的神經元從一種不同類型的中間神經元接收到的活性減弱或抑制信號增加,而另一種類型的抑制信號則下降。這些信號傳導模式在具有受阻Fos表達的神經元中消失了。

雅普說:“這些中間神經元的關鍵在於它們可以調節何時以及由多少個Fos激活的神經元激發,以及相對於迴路中其他神經元何時激發。” “我們認為,最終,我們將掌握Fos如何實際上支持記憶過程,特別是通過在海馬中協調這種類型的電路可塑性。”

想像一天

研究人員進一步探究了Fos的功能,Fos編碼調控其他基因的轉錄因子蛋白。他們使用單細胞測序和其他基因組篩選來鑑定被Fos激活的基因,並發現一個基因,特別是Scg2,在調節抑制信號中起關鍵作用。

在具有實驗性沉默的Scg2的小鼠中,海馬中Fos激活的神經元在兩種類型的中間神經元的信號傳導中均表現出缺陷。這些小鼠在θ和γ節律方面也有缺陷,大腦特性被認為是學習和記憶的關鍵特徵。

先前的研究表明,Scg2編碼一種神經肽蛋白,該蛋白可以切割成四種不同的形式,然後被分泌出來。 Yap及其同事在當前研究中發現,神經元似乎使用這些神經肽來微調它們從中間神經元接收的輸入。

研究小組在一起的實驗表明,經過新的經驗,一小組神經元會同時表達Fos,激活Scg2及其衍生的神經肽,以建立一個由中間神經元調節其活性的協調網絡。

格林伯格說:“當新的體驗後,海馬中的神經元被激活時,它們不一定會以任何特定的方式預先鏈接在一起。” “但是中間神經元具有很寬的軸突軸,這意味著它們可以同時與許多細胞連接並發出信號。這可能是稀疏的神經元群可以被連接在一起從而最終產生信號的方式。金大發娛樂城 對內存進行編碼。”

研究結果代表了長期記憶的可能的分子水平和電路水平的機制。他們為記憶形成的基本生物學提供了新的思路,並對記憶功能障礙疾病具有廣泛的意義。

研究人員指出,儘管結果是我們理解記憶內部運作的重要一步,但有關新發現的機制仍存在許多未解決的問題。

格林伯格說:“我們還沒有找到答案,但是現在我們可以看到許多下一步需要採取的措施。” “如果我們能更好地理解這一過程,那麼無論是與年齡有關的記憶喪失還是諸如阿爾茨海默氏病等神經退行性疾​​病,我們都會在記憶上有新的處理方法,並在出現問題時進行干預。”

這些發現也代表了幾十年來的研究成果,即使它們為研究開闢了可能新天下娛樂城Greenberg補充說,還有更多探索的地方。

他說:“我是在1986年到達哈佛的,當時我的論文​​描述了神經元活動可以開啟基因的發現。” “自那時以來,我一直在幻想有一天,我們將弄清楚像Fos這樣的基因如何可能有助於長期記憶。”

參考:Yap EL,Pettit NL,Davis CP等。 Fos神經元網絡的雙向滲透抑制塑性。 性質。 2020年。doi:10.1038 / s41586-020-3031-0

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