Nature：光遺傳學(xué)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(gè)秘密項(xiàng)目之后接受了記憶刪除，結(jié)果他的整個(gè)生活都陷入了危機(jī)。現(xiàn)在，科學(xué)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(jīng)不再是科幻片中的狂想。
加州大學(xué)圣迭戈醫(yī)學(xué)院的研究人員，通過(guò)光遺傳學(xué)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(guān)論文發(fā)表在六月一日的Nature雜志上。
“我們可以通過(guò)強(qiáng)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(shuō)。
研究人員對(duì)大鼠腦部的一組神經(jīng)進(jìn)行了光遺傳學(xué)改造，使其對(duì)光敏感。他們對(duì)這些神經(jīng)進(jìn)行光學(xué)刺激，并同時(shí)電擊大鼠的腳部。這些大鼠很快將特定的光學(xué)神經(jīng)刺激與痛覺(jué)聯(lián)系起來(lái)，在神經(jīng)受到刺激但還沒(méi)電擊時(shí)表現(xiàn)出恐懼。研究顯示，這些神經(jīng)的突觸發(fā)生了化學(xué)改變，突觸連接得到增強(qiáng)（長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)LTP）。
隨后，研究人員利用低頻的光學(xué)刺激誘發(fā)長(zhǎng)時(shí)程抑制LTD，并由此將突觸連接削弱。結(jié)果這些大鼠無(wú)法對(duì)之前的神經(jīng)刺激產(chǎn)生恐懼，說(shuō)明它們大腦中與電擊相關(guān)的記憶已經(jīng)被抹去。最后，研究人員又通過(guò)高頻刺激增強(qiáng)了這組神經(jīng)的連接（長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)LTP），結(jié)果這些大鼠恢復(fù)了對(duì)特定刺激的恐懼反應(yīng)。
此前神經(jīng)科學(xué)家們一直推測(cè)，神經(jīng)元連接強(qiáng)化（長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)LTP）就是記憶形成的基礎(chǔ)，但一致缺乏有力的證據(jù)。
研究人員在記憶形成時(shí)檢測(cè)到了LTP，又用逆轉(zhuǎn)LTP的過(guò)程抹去了記憶，最后通過(guò)LTP重新激活了記憶。這項(xiàng)研究說(shuō)明LTP/LTD與記憶之間存在毋庸置疑的關(guān)聯(lián)，首次證實(shí)記憶的實(shí)質(zhì)就是神經(jīng)元連接（突觸）的強(qiáng)化。
“我們的研究顯示，記憶形成的過(guò)程就是一組神經(jīng)元的連接被強(qiáng)化，”Malinow說(shuō)。“進(jìn)一步研究表明，削弱突觸相當(dāng)于拆散這組神經(jīng)，會(huì)使這段記憶失活。”
光遺傳學(xué)技術(shù)可以幫助人們改變記憶回路中的突觸強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)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(huì)削弱突觸連接導(dǎo)致失憶。“既然削弱的突觸能夠被逆轉(zhuǎn)，那么人們就可以想辦法抵消β淀粉樣蛋白所產(chǎn)生的影響。”
