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多篇文章解析神奇的“大脑记忆力”!

来源:本站原创 2019-11-18 22:38

本文中,小编整理了多篇文章,共同解析大脑神奇的“记忆力”,与大家一起学习!

图片来源:CC0 Public Domain

【1】Nature: 饮酒会导致大脑记忆中心的表观遗传变化

doi:10.1038/s41586-019-1700-7

近日,美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员在Nature上发表了题为“Alcohol metabolism contributes to brain histone acetylation”的文章,发现酒精代谢产物对大脑组蛋白的乙酰化作用,为治疗酒精滥用及预防胎儿酒精综合症提供了新的方法和策略。

许多研究表明,表观遗传调控取决于代谢状态,并涉及特定的代谢因子。在神经元中,组蛋白的乙酰化依赖于代谢物乙酰辅酶A,它是由染色质结合的乙酰辅酶A合成酶2(Acetyl-CoA synthetase 2,ACSS2)催化乙酸盐产生的。值得注意的是,肝脏分解酒精导致血液中乙酸盐含量迅速增加,因此酒精是人体乙酸盐的主要来源。所以,神经元中的组蛋白乙酰化可能受到源自酒精的乙酸盐的影响。

【2】APNM: "高强度"锻炼有助于提高老年人记忆

doi:10.1139/apnm-2019-0495

痴呆症是一种灾难性疾病,加拿大境内大约50万人受其影响,并且预计在未来十年中将急剧上升。近日,来自麦克马斯特大学的研究人员研究了运动对大脑的影响,进而发现高强度的锻炼可以改善老年人的记忆力,这一结果对痴呆症具有广泛的意义,相关研究结果发表在applied Physiology, Nutrition and Metabolism杂志上。

文章中,研究人员强调了运动强度的重要性。进行短时间高强度运动的老年人平均记忆力提高了30%,而中度锻炼的老年人平均记忆力没有提高。“目前我们迫切需要降低老年人的痴呆风险的干预措施。直到最近,我们才开始意识到生活方式的重要性,而最有可能影响患病风险的生活方式因素是体育锻炼,”文章作者,副教授Jennifer Heisz说道。

【3】eNeuro:睡眠时帮助记忆产生的脑回路

doi:10.1523/ENEURO.0365-19.2019

最近,来自阿尔伯塔大学的神经科学家们发现了一种新的机制,可以帮助人们在深度睡眠时建立记忆。这项研究围绕“连合核”的作用展开,该区域连接着负责产生记忆的其他两个大脑结构-“前额叶皮层和海马体”-并可能在慢波睡眠中协调它们的活动。

研究者表示,睡眠中的慢波有益于我们个人经历相关记忆的产生,这很可能是由于额叶前额叶皮层和海马体内的协调活动所致。我们发现连合核负责协调这两个结构之间的同步慢波。这意味着该结构可能对依赖于睡眠的事件整合起着至关重要的作用。”

【4】Science: 新发现!睡眠时我们的大脑记忆是如何储存的?

doi:10.1126/science.aay0616

近日,来自法国法兰西学院生物学跨学科研究中心的科学家们已经表明,我们睡眠时大脑产生的三角波并不会随着皮质区域的静止而变得沉默,相反,它们会通过隔离一簇特殊的神经元而有助于长期记忆的形成,相关研究结果发表在Science杂志上。

当我们睡觉时,海马体通过产生类似于我们清醒时的信号而自发地自我激活。首先它将信息发送到皮质,皮质随后做出反应。最后紧跟着的通常是一段沉默期,因此该脑波被称为“三角波”。然后是被称为“睡眠纺锤波(sleep spindle)”的有节奏的重复。上述过程是皮质区域信号重组以形成稳定记忆的关键。但是,三角波在新记忆形成中的作用仍然令人困惑:为什么沉默期会中断海马体与皮质之间的信息交换以及皮质区域的功能重组?

【5】Science:揭示记忆是如何形成和消退的

doi:10.1126/science.aav9199

为什么你能记住多年未见的儿时好友的名字,却很容易忘记刚刚认识的人的名字?换句话说,为什么有些记忆在几十年里保持稳定,而另一些却在几分钟内消失?通过使用老鼠模型,加州理工学院的研究人员现在确定,强大、稳定的记忆是由神经元"团队"同步激活编码的,提供了冗余,使这些记忆能够持续一段时间。这项研究对于理解大脑损伤后,如中风或阿尔茨海默氏症(Alzheimer's disease),记忆可能会受到怎样的影响具有重要意义。

文章中,研究小组开发了一项测试,以检测老鼠在学习和记忆一个新地方时的神经活动。在实验中,一只老鼠被放置在一个直的笼子里,大约5英尺长,有白色的墙。独特的符号沿着墙壁标记了不同的位置--例如,最右端附近的加号和靠近中心的斜线。糖水(老鼠的食物)被放在跑道的两端。在老鼠探索的过程中,研究人员测量了老鼠海马(大脑中形成新记忆的区域)中特定神经元的活动,已知这些神经元负责编码位置相关的信息。

图片来源:Caltech

【6】Science:大脑信号调控工作记忆

doi:10.1126/science.aax0758

一项刊登在国际杂志Science上的最研究发现,将特定类型的大脑模式持续更长时间可以改善大鼠的短期记忆。这项新的研究发现,当个体学习新的环境时,脑细胞(神经元)产生的信号会延长数十毫秒,并且比学习熟悉环境时捕获更多的信息。当研究小组人为地将大鼠通过迷宫的最佳路径的相关记忆中涉及的信号的长度加倍时,发现具有延长的“信号”的大鼠比对照的大鼠完成目标的可能性提高了10-15%。

我们的研究是我该领域中第一个对大脑海马体的内在神经元放电模式进行人工操纵的研究”。作者说道:“经过数十年的研究,我们终于彻底了解了哺乳动物的大脑,足以改变其某些机制,从而可以指导未来治疗影响记忆的疾病。”

【7】Cerebral Cortex:科学家揭示嗅觉系统影响大脑记忆的分子机制

doi:10.1093/cercor/bhz077

目前研究人员并不清楚大脑中的感官知觉如何影响机体的学习和记忆过程,近日,一项刊登在国际杂志Cerebral Cortex上的研究报告中,来自波鸿大学的科学家们通过研究阐明了气味的处理过程影响大脑记忆中心的分子机制,研究人员发现,嗅脑的重要部分—梨状皮质会对海马体中的信息储存过程产生直接的影响。

为了阐明气味影响大脑记忆形成的分子机制,研究人员通过研究诱发大鼠的大脑对气味进行人工识别,文章中,研究者利用电脉冲来刺激大鼠大脑中的梨状皮质,研究者Christina Strauch说道,我们非常惊讶地观察到,海马体会直接对梨状皮质的刺激产生反应。

【8】Science:首次揭示大脑中的耦合波纹是记忆回忆所必需的

doi:10.1126/science.aau8956

如今,在一项新的研究中,来自美国国家卫生研究院(NIH)和杜克大学的研究人员发现大脑的某些区域经历耦合波纹的高频震荡,这是回忆记忆过程的一部分,相关研究结果发表在Science期刊上,论文标题为“Coupled ripple oscillations between the medial temporal lobe and neocortex retrieve human memory”。在这篇论文中,他们描述了他们对癫痫患者开展的实验以及他们取得的发现。

研究者表示,针对记忆在大脑中储存的方式,医学科学家已经了解很多---但是对于复杂得多的记忆提取,人们了解得较少。在这项新的研究中,这些研究人员试图通过研究癫痫患者来了解更多信息,这些癫痫患者已被安排接受电生理标测(electrophysiological mapping)以便为开展减少癫痫发作的手术做准备。电生理标测涉及将电极直接应用于大脑表面并测量电活动。

【9】Science:揭示一种必不可少的记忆形成机制---嵌套序列

doi:10.1126/science.aat2952

重复对神经元本身是最好的记忆方法。这是神经生物学家称之为序列重新激活(sequence reactivation)的原理:在睡眠期间,海马体中的与一种任务相关的神经元以精确的顺序快速激活,这会巩固对这种任务的记忆。序列重新激活是长期记忆和海马体与大脑其他部分之间进行交换的基础。这些序列重新激活仅在休息时出现,这是因为它们在初始的神经元活动之后出现,这提示着它们“记住”它们应该开启的顺序。但是通过哪种机制呢?

在一项新的研究中,来自法国科学研究中心/法国国家健康与医学研究院/法兰西学院的研究人员通过研究大鼠位置细胞(place cell)中的活动序列(activity sequence),解答了这个问题。这些位置细胞是海马体中的神经元,在大鼠移动的环境中通过跟踪大鼠的位置而开启,即处于激活状态。当大鼠移动时,它们缓慢地开启,随后在睡眠期间的序列重新激活过程中,它们非常快速地开启。但是,神经生物学家们知道另一种称为θ序列(theta sequence)的序列,当大鼠移动时,与慢速序列(slow sequence)相平行的θ序列快速地重复激活相同的位置细胞。因此,这些θ序列被称为嵌套序列(nested sequence)。

【10】Nature Cell:中美科学家重磅级发现!RNA甲基化修饰或能促进机体学习和记忆过程

doi:10.1038/s41586-018-0666-1  doi:10.1016/j.cell.2015.04.010

RNA携带着DNA编码的指令片段,其能携带蛋白质的产生从而完成细胞内的工作,但这一过程并不总是简单明了,DNA或RNA的化学修饰会在不改变实际遗传序列的情况下改变基因的表达状况,这种表观遗传学修饰会影响机体许多生物学过程,比如免疫系统反应、神经细胞发育、多种人类癌症甚至肥胖等。

其中很多改变实际上是通过甲基化作用来发生的,甲基化作用即将甲基化基团添加到DNA或RNA分子上,添加甲基基团的蛋白质被称为“书写者”,而移除甲基化基团的蛋白质被称为“橡皮擦”,要使得甲基化能够产生一定的生物学效应,就必须有“解读器”蛋白质来识别这种变化并与之相结合。哺乳动物机体中信使RNA最常见的修饰就是N6-甲基腺苷(m6A)修饰,m6A广泛存在于神经系统中,其能帮助协调多种神经生物学功能,并能通过YTH蛋白家族中的阅读蛋白来发挥作用。

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自芝加哥大学、滨州大学和中国上海科技大学的科学家们通过联合研究发现,YTH蛋白家族成员—Ythdf1在机体学习和记忆形成过程中扮演重要的角色,YTH蛋白家族能够特异性地识别m6A,研究者表示,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除小鼠机体中的Ythdf1后,就能够促进m6A修饰的信使RNA对机体的学习活动产生反应,并直接引起神经细胞刺激。(生物谷Bioon.com)

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