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大腦記憶機制新發現
【字體: 大 中 小 】 時間:2001年12月07日 來源:
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一項出乎意料又有悖常理的新證據表明:成人神經形成的不足(deficit in adult neurogenesis)與記憶強化有正向的聯系,這一發現有充分的理由推翻“新神經元新記憶”的假說,哈佛大學神經學家Rudolph Tanzi說!氨M管仍處于初期階段,這個研究結果將對干細胞療法和阿爾茨海默氏癥(Alzheimer’s disease ,AD)的藥物開發產生持久的影響!
根據他們的研究結果,普林斯頓大學的研究人員認為,成人齒狀回中的神經形成可以消除海馬區中的記憶痕跡,為新的記憶騰出地方。這項發現促使研究人員考慮一種令人吃驚的可能性:減少新形成的神經元有利于強化學習能力,麻省綜合醫院遺傳學和衰老研究院的主任Tanzi說!拔覀儾坏貌豢紤]這對于學習和記憶力意味著什么!
以創造出“聰明小鼠”而聞名的普林斯頓研究人員Joe Tsien,在其有關海馬區記憶痕跡和衰老蛋白-1(presenilin-1,PS1)的獨立研究中被這個新發現難住了。為檢查PS1(其突變形式與早發AD有關)的生理功能,研究人員構建了前腦區特異敲除PS1蛋白的小鼠。
傳統的PS1敲除小鼠出生前就死亡了。但這些小鼠卻生長正常。然而,經過一段時間在小鼠樂園(類似迪斯尼樂園)中的生活,——正常情況下,這樣可以刺激神經形成——小鼠產生的神經元數量明顯少于對照組。
對于鳴鳥的研究顯示神經形成與學習新歌的能力相互關聯,這使得研究人員推測新神經元對于記憶的形成十分重要。但是令人驚異的是,Tsien報道對小鼠4種行為能力的檢查,研究人員沒有發現神經元減少的小鼠有任何缺陷 。相反,神經形成的缺乏實際上卻加強了記憶能力。研究結果發表在今天的《神經元》(Neuron)雜志上。
Tsien聲稱,經過一年的重復實驗,研究人員不得不考慮神經形成導致海馬區記憶痕跡消除的可能性!耙荒昵,我們還沒有這么想,因為我們思考問題的方向都錯了!彼f。
Tsien引述了文章中幾個支持新假說的證據。不同于那些出生前發育并且持續終生的神經元,新神經元只有3到4周的壽命,它們與海馬區的記憶穩定性緊密相關!袄碚撗芯恳差A言大腦學習神經網絡中新神經元的增加將破壞現有神經網絡的功能。
Tsien認為,類似計算機隨機存儲器(RAM)的容量,,海馬區的神經元數量有限,因而儲存記憶的容量也有限。記憶在海馬區中得到強化然后轉移至皮層——類似計算機中相應的硬盤驅動器,儲存起來。但是這些記憶的痕跡必需在海馬區形成新記憶前除去。
“這種經歷每天都在發生,”Tsien說:”如果持續積累記憶,最終海馬區將因超載而崩潰!癟sien的假說得到另外一個研究小組今年早些時候研究證據的支持。在缺失PS1的條件下,小鼠經過8天的訓練就能表演在水底迷宮中成功到達中心的技巧,這表明新記憶形成的容量有限。
盡管presenilin對于AD病人十分重要,它同時還調控著進入神經元的鈣離子通道,細胞之間的相互作用以及突觸的形成。研究人員警告說,成人的神經形成與PS1、也許還與AD之間出乎意料的這種相關性需要仔細檢查。
“我們必需十分小心,因為PS1比我們預想的作用還要大!盩anzi說。如果新神經元破壞了正常的神經線路,引入干細胞可能也是有害的,這個原理可以解釋最近一些干細胞療法中發現的副作用。
雖然研究結果“難以置信地令人興奮”!盩anzi認為:“現在做出結論還為時尚早!
但他又補充說,文章值得進一步的實驗來檢驗這個引人注目的新假說,也許最終該研究將會成為一項全新理論的發起者。
生物通摘譯自 BioMedNet 2001-12-06