Nature:光遺傳學重大突破,操縱記憶不再是幻想
日期:2014-06-03 09:16:53
《記憶裂痕Paycheck》的主人公在完成一個秘密項目之后接受了記憶刪除,結果他的整個生活都陷入了危機。現在,科學家們不僅能夠抹去一段記憶,還可以重新激活它,操縱記憶已經不再是科幻片中的狂想。
加州大學圣迭戈醫學院的研究人員,通過光遺傳學刺激抹去了大鼠的一段恐懼記憶,隨后又將其重新激活,這樣的操作徹底改變了大鼠的行為。這是人們首次有選擇性的去除和重新激活一段記憶,相關論文發表在六月一日的Nature雜志上。
“我們可以通過強化或削弱突觸連接,隨心所欲的形成、抹去和重新激活一段記憶,”文章的資深作者Roberto Malinow教授說。
研究人員對大鼠腦部的一組神經進行了光遺傳學改造,使其對光敏感。他們對這些神經進行光學刺激,并同時電擊大鼠的腳部。這些大鼠很快將特定的光學神經刺激與痛覺聯系起來,在神經受到刺激但還沒電擊時表現出恐懼。研究顯示,這些神經的突觸發生了化學改變,突觸連接得到增強(長時程增強LTP)。
隨后,研究人員利用低頻的光學刺激誘發長時程抑制LTD,并由此將突觸連接削弱。結果這些大鼠無法對之前的神經刺激產生恐懼,說明它們大腦中與電擊相關的記憶已經被抹去。最后,研究人員又通過高頻刺激增強了這組神經的連接(長時程增強LTP),結果這些大鼠恢復了對特定刺激的恐懼反應。
此前神經科學家們一直推測,神經元連接強化(長時程增強LTP)就是記憶形成的基礎,但一致缺乏有力的證據。
研究人員在記憶形成時檢測到了LTP,又用逆轉LTP的過程抹去了記憶,最后通過LTP重新激活了記憶。這項研究說明LTP/LTD與記憶之間存在毋庸置疑的關聯,首次證實記憶的實質就是神經元連接(突觸)的強化。
“我們的研究顯示,記憶形成的過程就是一組神經元的連接被強化,”Malinow說。“進一步研究表明,削弱突觸相當于拆散這組神經,會使這段記憶失活。”
光遺傳學技術可以幫助人們改變記憶回路中的突觸強度,在此基礎上實現一段記憶的形成、去除和重新激活。
Malinow指出,阿爾茨海默癥患者大腦中累積的β淀粉樣蛋白,也會削弱突觸連接導致失憶。“既然削弱的突觸能夠被逆轉,那么人們就可以想辦法抵消β淀粉樣蛋白所產生的影響。”
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