神经科医生确定可改善记忆力的基因“转换”

admin 2018-05-14

研究人员已经发现了一种分子开关,可以增加海马齿状回细胞(绿色)和CA3中间神经元(红色)之间的接触次数,这可能会提高成年和老化的记忆精确度。学分:MGH南宁国立/ Sahay实验室,再生医学中心

麻省总医院(MGH)再生医学中心和哈佛干细胞研究所(HSCI)的研究人员已经确定了一种参与保存记忆特异性的神经回路机制。

他们还发现了一种可以减缓记忆泛化的遗传“转换” - 随着时间的推移,在与年龄有关的记忆障碍和创伤后应激障碍(PTSD)中发生的具体细节丢失,其中情绪最初由创伤经历产生是为了回应那些与创伤记忆几乎没有相似之处的无害线索。

“我们在小鼠身上发现的电路机制使我们能够保存成年以及老年动物随时间推移的记忆的精确性或细节,”MGH再生医学中心和HSCI的Amar Sahay说,出现在自然医学的纸张。 “这些发现对PTSD中的创伤记忆的泛化和老龄化记忆的不精确性都有影响。”

记忆是在称为海马的海马状脑结构中产生的,并存储在大脑前部的前额叶皮质中。记忆形成涉及称为齿状回的一部分海马中的细胞,并且记忆被认为通过海马的CA亚区,特别是亚区CA3和CA1被传递到前额叶皮质。海马也被认为在皮层记忆的稳定方面起着持续的作用 - 保持精确的细节,使一个记忆不与另一个记忆混淆,防止从上周的晚餐选择到记忆年龄相关的问题记忆丧失。

在老年动物 - 啮齿动物,非人类灵长类动物和人类中观察到这种海马回路的活动过度 - 并且在PTSD患者中观察到海马结构的改变。目前的研究旨在研究抑制信号从齿状回细胞(DGC)传递到CA3亚区的假说有助于抑制活动过度并保持记忆的稳定性和精确性。

Sahay小组的一个重要发现是鉴定了一种名为abLIM3的蛋白质 - 在DGCs中高度表达,但在小鼠脑的CA领域缺失。蛋白质对DGC施加于CA3亚区域的抑制信号起分子制动作用。成年小鼠中DGC的abLIM3水平的实验操作揭示,降低abLIM3水平增加了向CA3神经元递送抑制性信号。用小鼠模型进行的一系列实验表明,操纵DGC内的abLIM3水平可以减缓记忆泛化的过程。

使用经典的行为调节协议,研究人员首先训练动物在特定情况下期望出现不愉快的感觉,轻微但不痛的脚部休克,例如放置在黑暗的墙壁中。通常情况下,当动物放置在相同的环境中时,他们会在预期到震动时“冻结”,但不会对与震动无关的环境(例如具有轻质墙壁的盒子)作出反应。但是两周后,记忆会泛化,动物在任何情况下都会“冻结”,即使是与其接受足部休克的动物也几乎没有相似之处。

相比之下,DGC内abLIM3水平的降低维持了记忆的特异性,因此,甚至两周后,小鼠只有在放入足部休克相关环境时才会冻结。研究人员还发现,降低老龄小鼠的abLIM3水平可以逆转DGC-CA3电路中年龄相关的改变,并改善记忆的精确性。另一组最近的研究发现,在开始出现记忆障碍迹象的老年人的血液循环中abLIM3水平显着增加。

Sahay说:“我们通过基本上'翻转基因开关'来提高成年和老年小鼠的记忆精确度的能力表明,针对DGC中的abLIM3表达可能导致老年人类似的改善,这是我们正在积极追求的策略。”哈佛医学院精神病学副教授,哈佛干细胞研究所主任教授。 “由于创伤性记忆过度泛化是创伤后应激障碍的标志,我们也热衷于评估PTSD患者的abLIM3水平,并调查是否减少abLIM3表达可以阻止创伤性记忆的激活。”

发表:Nannan Guo等,“前馈抑制支配牙髓维持和远程记忆泛化的牙本质颗粒细胞募集”,Nature Medicine,2018; doi:10.1038 / nm.4491

Source:Sue McGreevey,Harvard Gazette / MGH Public Affairs


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