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Nature:光,擦除小鼠记忆

来源:生物谷 2015-09-17 13:16

2015年9月15日 讯 /生物谷BIOON/ --发表于国际著名杂志Nature上的一项研究报告中,来自美国和日本的多位科学家通过联合研究开发了一种新型设备,该设备可以改变小鼠大脑中的神经树突棘,而神经树突棘可以被促进记忆形成的事件在天然状态下首次修饰,因此该研究表明,通过改变大脑中的神经树突棘或许就可以促进大脑中已经形成的记忆被遗忘。

作为理解人类大脑功能的一部分,科学家们目前将重点转移到了研究大脑中的亚类功能,其中一种就是记忆力,记忆如何形成、储存、改变以及被控制呢?目前在科学界依然是个谜题,但随着最新工作的开展,生物医学研究者们或许离真相又近了一步。

这项研究中,研究者教授小鼠让其停留在一个滚动的管子上,随后用光束照射在小鼠的部分大脑上,并且随着小鼠学习过程而不断改变光束,这样的操作或许就可以引发小鼠大脑恢复至学习前的状态,从而使得小鼠遗忘刚才已经学习过的内容。为了实现这一目的,研究者随后首次设计并且构建了一种特殊设备—AS-PaRac,该设备是一种光电子探针,可以促进大脑中在树突边缘生长的神经树突棘发生改变,同时改变神经元间的信号输入,此前研究表明神经树突棘可以不断长大从而帮助储存最新形成的记忆。

利用这种新型设备,科学家们首次训练小鼠让其学习如何在滚动的管子上停留,随后研究者发现,储存记忆的树突或特殊树突棘实际上可以不断生长;而研究者就可以利用AS-PaRac设备促进树突棘回归到在管子上学习平衡之前的尺寸,结果表明这样的操作可以使得小鼠忘记所学的内容;为了确保小鼠这样的改变是单独发生的,研究小组对实验进行了重复,第二次研究时研究者教会了小鼠另外一种特技,从而就减少了相同的树突棘促使小鼠再次忘记第一次学习的技巧。

研究者Lu最后表示,我们相信用不了多久就可以利用AS-PaRac设备制造出更大尺寸的神经树突棘,从而促进小鼠学习如何在不被教授技术的前提下停留在不断滚动的管子上。(生物谷Bioon.com)

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Labelling and optical erasure of synaptic memory traces in the motor cortex

Akiko Hayashi-Takagi, Sho Yagishita, Mayumi Nakamura, Fukutoshi Shirai, Yi I. Wu, Amanda L. Loshbaugh, Brian Kuhlman, Klaus M. Hahn & Haruo Kasai

Dendritic spines are the major loci of synaptic plasticity and are considered as possible structural correlates of memory. Nonetheless, systematic manipulation of specific subsets of spines in the cortex has been unattainable, and thus, the link between spines and memory has been correlational. We developed a novel synaptic optoprobe, AS-PaRac1 (activated synapse targeting photoactivatable Rac1), that can label recently potentiated spines specifically, and induce the selective shrinkage of AS-PaRac1-containing spines. In vivo imaging of AS-PaRac1 revealed that a motor learning task induced substantial synaptic remodelling in a small subset of neurons. The acquired motor learning was disrupted by the optical shrinkage of the potentiated spines, whereas it was not affected by the identical manipulation of spines evoked by a distinct motor task in the same cortical region. Taken together, our results demonstrate that a newly acquired motor skill depends on the formation of a task-specific dense synaptic ensemble.

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