Cell：為什么我們會迷路？
日期：2011-11-22 09:43:37
來自挪威科技大學Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學研究所等處的研究人員發(fā)表了題為“Grid Cells Use HCN1 Channels for Spatial Scaling”的文章，發(fā)現(xiàn)了大腦中調(diào)控內(nèi)部分辨率的一個關鍵機制，這種機制就像是大腦中變焦按鈕，幫助我們處理空間分辨率，辨別方向。這一研究成果公布在Cell雜志上。
文章的通訊作者是Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學研究所Edvard I. Moser教授，以及Lisa Giocomo，其中Moser教授近期剛剛獲得了Anders Jahre 2011年醫(yī)學研究獎——這一獎項是北歐地區(qū)生物醫(yī)學方面最大獎項之一，由奧斯陸大學頒發(fā)。
每個人都能完成空間上的放大或者縮小，但是其中的機制科學家們至今了解的還并不清楚。在這篇文章中，研究人員報道了他們?nèi)绾瓮ㄟ^敲除實驗，改變小鼠大腦中網(wǎng)格細胞（grid cells）中的離子通道，發(fā)現(xiàn)大腦奧秘的經(jīng)過。
之前的研究發(fā)現(xiàn)小鼠的腦中負責辨認方向的細胞位于海馬體中。這些細胞共有三種類型，分別為：方向辨識細胞（head direction cells）、空間辨識細胞（place cells）和定位細胞（grid cells）。這三類細胞有各自不同的任務——方向辨識細胞就像是指南針，它用于指揮行進方向，發(fā)育最早，因此在小鼠睜開眼睛時就可幫助它辨認方向；空間辨識細胞負責記憶某個地方的周圍環(huán)境，它發(fā)育得相對較晚；而定位細胞成熟最晚，它是一種相對復雜的空間協(xié)調(diào)系統(tǒng)，用于確定所處環(huán)境的具體位置及距離某個地點的遠近。因此，每當小鼠到達一個新的陌生環(huán)境中，以上三種細胞會協(xié)同發(fā)生作用，最終在腦中產(chǎn)生一個“心理地圖”。當下次再到這里時，便可使用這個“心理地圖”來判斷方位。
研究人員發(fā)現(xiàn)離子通道在這其中扮演了重要角色，它們能介導細胞內(nèi)部和外部的信號，當研究人員敲除離子通道的時候，地圖就會變得不精確。Giocomo說，“當我們敲除了HCN1離子通道，天然坐標系統(tǒng)的比例就會增大，這就像是失去了地圖上的緯度和經(jīng)度線一樣，突然牛就不能精確定位空間位置了。”
在正常大腦中，離子通道正常工作，大腦能產(chǎn)生所需的精確分辨率，但是如果離子通道不能正常工作了——就像是實驗小鼠一樣——那么地圖就無法獲得正確的分辨率了。
這項研究對于進一步深入分析阿茲海默癥，及相關疾病具有重要意義，“因為阿茲海默癥患者的這一區(qū)域受到了破壞，而且阿茲海默癥患者出現(xiàn)的一個首先癥狀就是突然發(fā)現(xiàn)失去的方向感，當然我們還不確定這兩者之間的關聯(lián)，但是這值得深入研究下去。”
同期還有另外一篇發(fā)表在Neuron雜志上文章，由哥倫比亞大學Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學研究所完成，這兩個Kavli研究所目前已決定在這一項目上合作進行研究。
Moser教授說，我們相信這將是一項重要的合作，而不是競爭，我們從Kandel實驗室（哥倫比亞大學）獲得了敲出小鼠，并且一位博士后也來到我們這里進行研究，我們探討了目前的發(fā)現(xiàn)，相互交流和溝通。
這一合作交流了大腦中兩個相關區(qū)域的研究資料，即內(nèi)嗅皮層和海馬區(qū)，這些數(shù)據(jù)描述敲除網(wǎng)格細胞和空間辨別細胞中的離子通道，產(chǎn)生的后果，研究成果證明了我們的大腦如何調(diào)控自身的變焦，以適應方向空間辨認的需要。
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