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Cell子刊:新记忆形成区域被发现 为老年痴呆带来

来源:未知 编辑:admin 发布时间:2017-08-14
Cell子刊:新记忆形成区域被发现 为老年痴呆带来更兴奋的结果

记忆是难以产生的,而且是易碎的,并且受很多因素影响——包括各种类型的神经元变化。果蝇,一种经常被用来研究人类记忆形成的模式生物——这些变化发生在昆虫大脑的多个部位。

来自佛罗里达大学斯克里普斯研究所( TSRI )的科学家已经确定少数某些记忆类型形成的神经元,这提示将有一天可能会帮助科学家预测人类中与果蝇具有相同的特异性神经元损伤疾病。

“我们发现,虽然有很多的神经元会对感官刺激作出反应,实际上只有一种类型的神经元在编码记忆,”研究领导者、TSRI的生物学家Seth Tomchik说,这项研究发表在2014年3月27日的《Current biology》(当代生物学)杂志上。

研究人员检测出一种神经元,称为多巴胺能神经元——对一个著名的神经递质多巴胺做出反应——并参与塑造多种多样的行为,包括学习,积极性,成瘾和肥胖。

在这项研究中,科学家追踪当一种气味与一种厌恶时间相关联时发现,大量的这些神经元的兴奋性如轻度触电一样。然后,科学家用成像技术追踪苍蝇大脑的变化,绘制神经细胞内信号分子的激活模式,并且观察学习相关记忆的可塑性——这些发生在神经元变化和记忆痕发育中。

科学家发现,编码对一种称为cAMP(环磷酸腺苷)的细胞信号信使反应的记忆神经元,在许多生物过程是至关重要的。 cAMP是参与调控许多心理障碍如双相性精神障碍和精神分裂症的因子,其失调可导致阿尔茨海默氏病的认知功能发生改变。

事实上,研究指出,在大脑中的特定位置——一个被称为蘑菇体叶的特定区域中——其中所描述的神经元似乎对cAMP升高特别敏感。

Tomchik表明,这是在人类记忆方面的一个重要的发现,因为果蝇的嗅觉记忆形成非常类似于人类的记忆形成。 “我们有一个很好的模型,包括两类神经元,一种能够编码,另一个不能够编码, ”他说。 “现在我们知道记忆确切在哪里形成,并且能够检测出哪里有疾病并且干扰它。”

文章第一作者、Tomchik实验室的Tamara Boto补充说:“虽然我们知道记忆形成区域,但是我们还不知道为什么只有这些神经元子集受到影响的机制。接下来我们的工作就是——去弄清楚它。”

原文摘要:

Dopaminergic Modulation of cAMP Drives Nonlinear Plasticity across the Drosophila Mushroom Body Lobes

Tamara Boto,Thierry Louis,Kantiya Jindachomthong,Kees Jalink,Seth M. Tomchik

Background

Activity of dopaminergic neurons is necessary and sufficient to evoke learning-related plasticity in neuronal networks that modulate learning. During olfactory classical conditioning, large subsets of dopaminergic neurons are activated, releasing dopamine across broad sets of postsynaptic neurons. It is unclear how such diffuse dopamine release generates the highly localized patterns of plasticity required for memory formation.

Results

Here we have mapped spatial patterns of dopaminergic modulation of intracellular signaling and plasticity in Drosophila mushroom body (MB) neurons, combining presynaptic thermogenetic stimulation of dopaminergic neurons with postsynaptic functional imaging in vivo. Stimulation of dopaminergic neurons generated increases in cyclic AMP (cAMP) across multiple spatial regions in the MB. However, odor presentation paired with stimulation of dopaminergic neurons evoked plasticity in Ca2+ responses in discrete spatial patterns. These patterns of plasticity correlated with behavioral requirements for each set of MB neurons in aversive and appetitive conditioning. Finally, broad elevation of cAMP differentially facilitated responses in the gamma lobe, suggesting that it is more sensitive to elevations of cAMP and that it is recruited first into dopamine-dependent memory traces.

Conclusions

These data suggest that the spatial pattern of learning-related plasticity is dependent on the postsynaptic neurons’ sensitivity to cAMP signaling. This may represent a mechanism through which single-cycle conditioning allocates short-term memory to a specific subset of eligible neurons (gamma neurons).

作者:生物帮 点击:

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