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颠覆!记忆居然可以移植?

来源:学术经纬 2018-05-17 13:36

日前,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员发表了一项引发热议的研究——他们发现通过注射RNA,记忆竟可能从一只动物转移到另一只动物身上!这项研究发表在了美国神经科学学会旗下的《eNeuro》上,并在学术界带来了大量讨论。

▲这项研究也得到了《纽约时报》等著名媒体的报道(图片来源:《纽约时报》官网截图)

我们知道记忆储存在我们的大脑里。但它具体藏在大脑的什么部位,却一直没有一个切实的定论。目前的主流观点认为,记忆的形成来自于神经元之间的信号传导。每一次唤起记忆时,同一批突触就会重复激活,增强记忆。这个观点已经流行了一个多世纪,也被记载在了教科书中。

但这项研究则向教科书发起了挑战。该研究的通讯作者David Glanzman教授是神经科学领域的著名“异见者”,他认为,RNA在记忆的形成中扮演了重要作用。

▲研究的两位主角:David Glanzman教授和他的海蜗牛(图片来源:Christelle Snow/UCLA)

在一个简单的实验中,研究人员们清楚地表明了RNA的参与。研究中,他们选择了经典的海蜗牛Aplysia californica作为研究对象,这一物种曾协助人类探索记忆的储存机制,并帮助3位科学家摘得2000年的诺贝尔生理学或医学奖。

UCLA的研究团队发现在轻微的电刺激下,这些海蜗牛很快就学会了保护自己——在触碰之下,它们会缩起自己身体上纤细的部位长达一分钟之久。相反,没有被电击的海蜗牛则没有类似的防御反应。

▲接受了RNA注射后,海蜗牛获得了不应有的记忆,学会了新的行为(右图)(图片来源:《eNeuro》)

随后,精彩的环节到来了。研究人员们分离出了前者神经系统内的RNA,并注射到了后者中。他们发现那些原本没有遭受过电击的海蜗牛,竟也学会了防御——在轻微的触碰下,它们也会长久地缩起纤细部位。相反,接受对照组RNA注射的海蜗牛,则没有出现这一现象。换句话说,RNA能让海蜗牛凭空学会新的防御行为。

“这看起来就好像是记忆得到了移植。” Glanzman教授说道。

▲该研究的机理解释(图片来源:Bédécarrats et al., eNeuro (2018))

这一发现看起来非常反常识。在一般人的印象里,RNA的主要作用是传递遗传信息,指导蛋白合成。谁能想到,它居然可能和记忆形成有关?Glanzman教授坦诚,哪怕是他实验室的成员,最初都充满了怀疑:“我花了很久才说服我的课题组成员去做这个实验,他们认为这是个蠢主意。”

这项研究刊出后,许多神经学家都认为其具有一定的颠覆性。“这个想法非常激进,也挑战了领域内的观点。”MIT的知名华人神经学家蔡立慧教授说道。她指出,记忆的形成是一个复杂的过程,可能有许多要素参与其中。这项研究无疑是“有趣且令人印象深刻”的。然而,她依旧相信突触在记忆储存中有着重要的作用。

▲知名华人神经学家蔡立慧教授认为突触依旧是记忆产生的关键,但这项研究对主流观点发出了挑战(图片来源:MIT官方网站)

另一些研究人员指出,尽管论文中的数据可信,但很难说是RNA直接决定了记忆。RNA一般的起效时间需要几分钟到几小时,它如何能介导几乎是瞬时产生的记忆呢?它又如何将大脑中无数的部位连接起来呢?在他们看来,如果RNA真的参与到记忆的形成中,它的机制更有可能是间接的。比如非编码RNA参与的基因调控就是一个潜在的解释。

▲海蜗牛之外,我们还需要在高等动物里重复这一发现(图片来源:By Genny Anderson [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons)

为此,许多学者认为在兴奋之余,应当谨慎对待这项研究带来的推论:海蜗牛的确是经典的神经科学工具,但它们的大脑依旧简单。我们需要在高等动物中重复这一实验,才能确定RNA在记忆形成乃至转移中的作用。

但正如一些科学家所指出的那样,这项研究本身值得鼓励。尽管主流观点认为突触的增强是记忆储存的基础,但目前这一方向上已经发表的12000多篇论文依旧没有给出一个确切的机制解释。Glanzman教授的研究虽然激进,但却给神经科学的研究指出了一条新道路。

“我们对记忆知之甚少,”一名学者补充道:“任何新的道路都令人兴奋。”

参考资料:

[1] RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for Long-Term Sensitization in Untrained Aplysia

[2] Memory transferred between snails, challenging standard theory of how the brain remembers

[3] Memories May Not Live in Neurons’ Synapses(生物谷Bioon.com)
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