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人的记忆力千差万别,对同一个事物,比如一首古诗,有人背几个小时都不够用,有人读几遍就能记下来,而有人几乎可以过目不忘。尽管人们对影响记忆和遗忘的因素有过很多研究,也得出诸多结论,可始终没能从内在机制上得到解决。但是最近,科学家们取得了突破性进展。
早期的研究表明,神经组织中的小胶质细胞可以通过修剪多余的突触(神经元之间的连接)来帮助大脑发育,而突触在记忆的形成与存储过程中有着重要作用。那么,小胶质细胞是否可以在成人的大脑中修剪突触?记忆丧失和突触的消失之间存在怎样的联系?小胶质细胞与记忆是否存在潜在的联系?为了解决这些问题,浙江大学医学院神经科专家谷岩和副研究员王朗等人合作,对破坏了脑中小胶质细胞的小鼠进行了研究。
谷岩团队通过喂食或直接向脑内注射药物,破坏小鼠脑中的小胶质细胞,并将它们和正常小鼠分别放入施加了温和电刺激的笼中。研究发现,当小鼠再次置入笼中时,即使没有电击,它们也会因为记忆中的经历而保持静止不动。有趣的是,正常小鼠这一反应几周后就消失了,而被剥夺了小胶质细胞的小鼠则维持了更长时间的静止状态。也就是说,它们的记忆保持了更久。而且,失去小胶质细胞的小鼠,参与记忆和学习的大脑海马体区域神经元被更加频繁地激活。
进一步研究发现,如果抑制与记忆相关的神经元的活性,将会导致小鼠丧失更多的记忆。即遗忘取决于小胶质细胞吞噬突触的能力和神经元的活跃度,并且小胶质细胞参与的突触清除,是一种遗忘不那么重要的记忆的机制。
然而,在过去几十年里,科学家们认为新生神经元可以建立新的联系,并破坏或改变已有的、存储往日记忆的突触,使这些记忆更难被想起。于是,国外科学家提出了异议,认为新生神经元导致的遗忘与小胶质细胞介导的遗忘可以同时发生,至少在大脑中那些有神经发生的区域是这样。
对此,谷岩团队又做了比对实验,对比观察了海马体中有神经和无神经发生的区域。研究显示,小胶质细胞所介导的遗忘在大脑出现的范围更广,这意味着小胶质细胞介导可能是一种普遍的遗忘形式,即使在无神经发生的区域,比如大脑皮层。他们把这一发现刊登在《科学》杂志上后,立刻引起了科学界的广泛关注。加拿大多伦多神经科学家保罗·弗兰克兰表示,这是遺忘机制领域里一个全新类型,它展示了小胶质细胞在健康成人的大脑中可以同时参与突触形成和消失的过程。
目前,谷岩团队正在研究小胶质细胞识别突触的机制,以及这一机制在阿尔兹海默病、自闭症等神经发育疾病与神经退行性疾病中扮演的角色。尽管研究成果表明,免疫系统中的补体系统可能参与了小胶质细胞修剪过程中对突触的识别,但仍有很多问题尚未得到解决。
不过,从长远来看,这次的研究将会成为一个全新的、明确的治疗神经性疾病的靶点。
早期的研究表明,神经组织中的小胶质细胞可以通过修剪多余的突触(神经元之间的连接)来帮助大脑发育,而突触在记忆的形成与存储过程中有着重要作用。那么,小胶质细胞是否可以在成人的大脑中修剪突触?记忆丧失和突触的消失之间存在怎样的联系?小胶质细胞与记忆是否存在潜在的联系?为了解决这些问题,浙江大学医学院神经科专家谷岩和副研究员王朗等人合作,对破坏了脑中小胶质细胞的小鼠进行了研究。
谷岩团队通过喂食或直接向脑内注射药物,破坏小鼠脑中的小胶质细胞,并将它们和正常小鼠分别放入施加了温和电刺激的笼中。研究发现,当小鼠再次置入笼中时,即使没有电击,它们也会因为记忆中的经历而保持静止不动。有趣的是,正常小鼠这一反应几周后就消失了,而被剥夺了小胶质细胞的小鼠则维持了更长时间的静止状态。也就是说,它们的记忆保持了更久。而且,失去小胶质细胞的小鼠,参与记忆和学习的大脑海马体区域神经元被更加频繁地激活。
进一步研究发现,如果抑制与记忆相关的神经元的活性,将会导致小鼠丧失更多的记忆。即遗忘取决于小胶质细胞吞噬突触的能力和神经元的活跃度,并且小胶质细胞参与的突触清除,是一种遗忘不那么重要的记忆的机制。
然而,在过去几十年里,科学家们认为新生神经元可以建立新的联系,并破坏或改变已有的、存储往日记忆的突触,使这些记忆更难被想起。于是,国外科学家提出了异议,认为新生神经元导致的遗忘与小胶质细胞介导的遗忘可以同时发生,至少在大脑中那些有神经发生的区域是这样。
对此,谷岩团队又做了比对实验,对比观察了海马体中有神经和无神经发生的区域。研究显示,小胶质细胞所介导的遗忘在大脑出现的范围更广,这意味着小胶质细胞介导可能是一种普遍的遗忘形式,即使在无神经发生的区域,比如大脑皮层。他们把这一发现刊登在《科学》杂志上后,立刻引起了科学界的广泛关注。加拿大多伦多神经科学家保罗·弗兰克兰表示,这是遺忘机制领域里一个全新类型,它展示了小胶质细胞在健康成人的大脑中可以同时参与突触形成和消失的过程。
目前,谷岩团队正在研究小胶质细胞识别突触的机制,以及这一机制在阿尔兹海默病、自闭症等神经发育疾病与神经退行性疾病中扮演的角色。尽管研究成果表明,免疫系统中的补体系统可能参与了小胶质细胞修剪过程中对突触的识别,但仍有很多问题尚未得到解决。
不过,从长远来看,这次的研究将会成为一个全新的、明确的治疗神经性疾病的靶点。