光遗传学找回失去的记忆


周不润, NeuroTimes   |   March 18, 2016


Credits: Dheeraj Roy


记忆障碍是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease。AD)患者的典型症状之一。记忆的过程包括对外界信息进行编码、储存,并通过检索已有的记忆来进行提取。搞清楚记忆障碍到底是哪一个或哪些步骤发生了问题很关键,因为这样临床上才有可能开发出相应的技术和措施去有针对性地治疗。有的研究发现AD患者在编码新信息方面存在问题,但MIT神经科学家Susumu Tonegawa(利根川进)的团队在最新一期Nature上的文章显示,AD的记忆障碍可能是由于无法有效检索已有记忆而导致的。

对人的认知功能研究难以区分记忆存储或检索的差异,但对小鼠可以。他们使用了AD的经典模型APP/PS1小鼠,这种小鼠随着年龄增长脑内会出现与人类AD患者类似的淀粉样蛋白沉积,并出现记忆障碍。测试的方法是contextual fear conditioning(条件性恐惧实验)。将正常小鼠放入它们之前接受过电击的笼子里,它们会害怕,而AD小鼠不会,因为它们已经忘记了。但将这种AD小鼠经过光遗传学方法修饰后放入笼子,用光刺激负责短期记忆的海马区域,会发现AD小鼠表现出害怕行为,说明它们被电击的记忆被找回来了。不过第二天,它们再一次把这种恐惧记忆忘记了。接下来研究人员给予小鼠反复的脉冲光刺激,以模拟自然条件下反复记忆的过程,这种刺激会强化海马与内嗅皮层之间的联系,以加强长期记忆的保存。在这种程度的刺激下,AD小鼠得以把对笼子的恐惧记忆保持了下来,即使没有光的刺激,也能一直保持记忆。

对这些接受过光脉冲刺激的小鼠大脑解剖显示,海马与内嗅皮层之间的连接增加了,而这种连接正是患AD后逐步减少的。

这项研究表明AD患者的记忆是有希望被找回来的。研究人员希望光刺激的技术可以使小鼠的记忆保留几个月的时间,让人的记忆保留2-3年的时间。然而对人来说,淀粉样蛋白形成的方式与小鼠并不同。而且光刺激的难度较大,因为目前光遗传学仍然是一种侵入性的技术,对人并不十分适用,另外人的海马与皮层面积较大,难以进行精确刺激。同样有其他科学家表示,可植入性的电刺激可能对人类更合适,毕竟已经有癫痫治疗的微刺激装置存在。




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