Science：記憶的主控因子
日期：2011-12-28 09:52:34
當(dāng)人們經(jīng)歷新事件時(shí)，大腦會(huì)通過(guò)改變神經(jīng)元之間連接線路的方式將其編碼形成記憶。這一過(guò)程需要開(kāi)啟神經(jīng)元中的許多基因。近日來(lái)自麻省理工麥戈文腦科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家們找到了控制這一復(fù)雜過(guò)程的主基因。研究結(jié)果揭示了一些支持記憶形成的分子，這些發(fā)現(xiàn)或可幫助神經(jīng)學(xué)家們確定特定記憶在大腦中的確切位置。相關(guān)研究論文發(fā)表在12月23日的《科學(xué)》（Science）雜志上。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是來(lái)自麻省理工麥戈文腦科學(xué)研究所的助理教授Yingxi Lin。此前的研究表明在經(jīng)歷新事件時(shí)，一種稱為Npas4的基因會(huì)立即開(kāi)啟，尤其在大腦的海馬區(qū)表達(dá)活躍。眾所周知，海馬區(qū)是長(zhǎng)期記憶形成的關(guān)鍵大腦區(qū)域。在新研究中，Yingxi Lin及同事將研究焦點(diǎn)放在了Npas4基因上，她們發(fā)現(xiàn)Npas4還可通過(guò)激活其他一連串的基因，改變神經(jīng)元的突觸連接，影響大腦的內(nèi)部神經(jīng)線路。
為了研究記憶形成的遺傳機(jī)制，研究人員對(duì)一種稱為情景恐懼訓(xùn)練的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行了研究：當(dāng)小鼠進(jìn)入到特定的暗房中時(shí)，給予它們溫和電擊。在幾分鐘后，這些小鼠就學(xué)會(huì)了對(duì)暗房產(chǎn)生恐懼，當(dāng)它們?cè)俅芜M(jìn)入該房間時(shí)，它們會(huì)嚇得僵持不動(dòng)。當(dāng)他們敲除Npas4基因時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠無(wú)法記憶它們的恐懼訓(xùn)練。且這一效應(yīng)僅受到海馬CA3區(qū)的影響。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)Npas4基因在訓(xùn)練的最初期階段即被打開(kāi)，且主要是在海馬的CA3區(qū)域激活?！斑@將Npas4與許多其他的活性控制基因區(qū)分開(kāi)來(lái)，”Yingxi Lin說(shuō)：“大部分的活性控制基因可受到各種不同類(lèi)型的刺激誘導(dǎo)激活，因此并非是一種特異性的記憶?！?SPAN lang=EN-US>
“我們認(rèn)為Npas4充當(dāng)了一個(gè)觸發(fā)因子，在大腦的適當(dāng)位點(diǎn)依次激活大量的下游靶因子。最終通過(guò)改變突觸抑制的方式或是其他某種我們還未了解的過(guò)程，修改了突觸改變，”文章的首作者、Yingxi Lin實(shí)驗(yàn)室研究生Kartik Ramamoorthi,說(shuō)。
到目前為止，研究人員還只識(shí)別出少數(shù)幾個(gè)由Npas4控制的基因，但他們懷疑有可能存在數(shù)百個(gè)之多。因?yàn)?SPAN lang=EN-US>Npas4是一種轉(zhuǎn)錄因子，因此能夠?qū)ζ渌虻霓D(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明Npas4結(jié)合到了特異基因的激活位點(diǎn)，操縱RNA聚合酶II啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。
接下來(lái)，研究人員打算進(jìn)一步地篩查Npas4調(diào)控基因。他們還打算下一步研究在記憶提取時(shí)，是否如記憶形成時(shí)一樣相同的神經(jīng)元開(kāi)啟了Npas4基因，這將有助于他們找到儲(chǔ)存某些特定記憶的確切神經(jīng)元。
“我們正在探求記憶形成的過(guò)程，并且我們相信利用Npas4能為我們指明記憶形成的位置。由于它是以特異的方式開(kāi)啟的，我們或可基于此標(biāo)記出相關(guān)的細(xì)胞，找到大腦中記憶存在的位置，”Ramamoorthi說(shuō)。
