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Neuron:用光操縱記憶?

日期:2014-10-13 09:04:11

 

最近,加州大學(xué)戴維斯分校神經(jīng)科學(xué)中心和心理學(xué)系的研究人員,利用光消除了小鼠腦中的特定,并證明了一個(gè)關(guān)于“大腦不同部分如何共同工作來檢索情景記憶”的基本理論。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《Neuron》雜志。

 

光遺傳學(xué)Optogenetics),是斯坦福大學(xué)Karl Diesseroth首創(chuàng)的一種新技術(shù),利用光來操縱和研究神經(jīng)細(xì)胞。光遺傳學(xué)技術(shù)正迅速成為研究腦功能的標(biāo)準(zhǔn)方法。

 

加州大學(xué)戴維斯分校的Kazumasa TanakaBrian Wiltgen和同事們,應(yīng)用這一技術(shù)來檢測長久以來關(guān)于記憶提取memory retrieval)的一個(gè)想法。Wiltgen說,大約40年來,神經(jīng)學(xué)家認(rèn)為,檢索情節(jié)記憶——關(guān)于特定地點(diǎn)和事件的記憶,涉及到大腦皮層和海馬體(大腦深處的一個(gè)小的結(jié)構(gòu))之間的協(xié)調(diào)活動(dòng)。

 

Wiltgen說:“該理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)涉及到皮質(zhì)中的處理過程,海馬體在檢索過程中產(chǎn)生這種活動(dòng)模式,讓你重新體驗(yàn)這些事件。”如果海馬體受損,患者就會(huì)失去幾十年的記憶。

 

但是這種模式已經(jīng)很難直接檢測,直到光遺傳學(xué)的到來。

 

WiltgenTanaka使用轉(zhuǎn)基因小鼠,當(dāng)其神經(jīng)細(xì)胞被激活時(shí),會(huì)發(fā)出綠色熒光,并表達(dá)一個(gè)蛋白,該蛋白可使細(xì)胞被光關(guān)掉。因此,他們能夠完全遵循大腦皮層和海馬體中哪些神經(jīng)細(xì)胞被激活來學(xué)習(xí)和記憶檢索,直接通過光纖電纜的光來關(guān)閉它們。

 

他們訓(xùn)練小鼠,將其放置在一個(gè)籠子里,給予一次輕微的電擊。通常情況下,放置在一個(gè)新環(huán)境中的小鼠,將用鼻子觸嗅周圍和探索。但是,當(dāng)它們被放置在一個(gè)之前受到過電擊的籠子里時(shí),它們就凍結(jié)在一種“恐懼的反應(yīng)”當(dāng)中。

 

TanakaWiltgen首次表明,他們可以標(biāo)記參與學(xué)習(xí)的細(xì)胞,并表明它們能夠在記憶恢復(fù)期間被重新激活。然后,他們能夠關(guān)閉海馬體中的特定神經(jīng)細(xì)胞,表明小鼠失去了不愉快事件的記憶。他們也能夠證明,關(guān)閉海馬體中的其他細(xì)胞,并不影響那些記憶的檢索,并跟循來自海馬體的纖維,到達(dá)大腦皮層的特定細(xì)胞。

 

Wiltgen說:“大腦皮層并不能單獨(dú)做到這一點(diǎn),它需要來自海馬體的輸入。很長一段時(shí)間以來,這一直是我們領(lǐng)域的一個(gè)基本假定,Kazu的數(shù)據(jù)首次提供直接證據(jù)證明這是真的。”

 

他們還可以看到,大腦皮層中的特定細(xì)胞如何連接到杏仁核——大腦中參與情緒和產(chǎn)生凍結(jié)響應(yīng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)。

 


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