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Science:揭示突触特异性的可塑性区分关联记忆之谜

发布时间:2019-05-31 05:46 来源:未知 编辑:admin

  2018年7月25日/生物谷BIOON/---记忆是通过突触效能(synaptic efficacy)的长期变化形成的,这一过程称为突触可塑性(synaptic plasticity),并且记忆被存储在大脑中的称为印迹细胞(engram cell)的特定神经元集合(即神经元群体)中,它们能够在相应的事件发生期间被激活。当两个存记忆存在关联时,对应于每个记忆的神经元集合存在重叠。但是,每个记忆都有它自己的特性。当两个记忆相互作用并被编码在相同的神经元集合中,大脑如何储存和确定一个特定记忆的身份仍然是未知的。如今,在一项新的研究中,日本富山大学的Kaoru Inokuchi博士领导的一个研究团队证实突触特异性的可塑性(synapse-specific plasticity)代表着特定的记忆实体,而且特定的印迹细胞集合之间的突触可塑性对信息储存来说是非常充足的而又至关重要的。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“Synapse-specific representation of the identity of overlapping memory engrams”。

  这些研究人员将小鼠暴露于听觉恐惧条件反射(auditory fear conditioning)下,在这种条件反射中,一种音调与足部电击存在关联。听觉皮层(auditory cortex, AC)和内侧膝状体核内侧部分(medial part of medial geniculate nucleus, MGm)的神经元末端与外侧杏仁核(lateral amygdala, LA)神经元之间的突触可塑性介导这种关联。在发生完全逆行性遗忘(complete retrograde amnesia)之后,利用光遗传学刺激LA中活化的AC和MGm印迹细胞末端不能引起对恐惧记忆的回忆,这表明这个神经回路中不再存在记忆印迹。这一结果与印迹细胞集合(engram assembly)之间的突触强度和功能性连接的重置相关。

  接下来,这些研究人员让小鼠对两种相隔5小时发生的不同音调作出条件反射。因此,这两个记忆痕迹相互作用,并且在LA中存在着重叠。对一种给定的恐惧记忆进行的完全逆行性遗忘并不影响编码在共享的印迹细胞群体中的相关恐惧记忆,这表明记忆被储存在特定的突触中。

  随后,这些研究人员解决了每个记忆如何在共享的印迹细胞集合中保持各自身份的问题。他们利用光学长时程抑制(long-term depression, LTD)削弱某个记忆特异性突触中的突触效能。削弱一个记忆特异性突触的可塑性会破坏印迹细胞集合之间的特定连接性,从而仅影响对这个记忆的回忆而不影响相同神经元群体中的关联记忆(linked memory)。因此,印迹细胞共享是记忆之间存在关联的基础,而突触特异性的可塑性保证了每个记忆的特性和储存。

  这些研究结果证实突触特异性的可塑性对于关联性恐惧记忆储存是充分必要的,而且它保证了记忆印迹的独特性,这就支持突触可塑性是恐惧记忆印迹的基石。此外,它们通过以突触特异性的方式重置这种突触可塑性,实现了从记忆印迹网络中选择性地完全消除恐惧记忆而不影响储存在这个共享的印迹细胞集合中的其他记忆。这有助于更好地理解记忆储存的内在机制,并可能给开发治疗创伤后应激障碍的方法带来启发。(生物谷

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