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研究揭示神经胶质细胞可调控大脑的学习记忆功

来源:未知 编辑:admin 发布时间:2017-08-14

2012年3月2日,来自陕西师范大学等多个机构的实验团队的研究人员在国际权威学术期刊《细胞》(CELL)杂志发表了题为:“Acute Cannabinoids Impair Working Memory through Astroglial CB1 Receptor Modulation of Hippocampal LTD”的研究论文,报道揭示了神经胶质细胞调控大脑的学习记忆功能的直接证据。

研究揭示神经胶质细胞可调控大脑的学习记忆功能

这是由加拿大渥太华大学医学院精神病学系教授、陕西师范大学“长江学者”讲座教授张遐博士领导的国际研究团队取得的研究成果。

人类服用桑科植物大麻有着悠久的历史,4000年前《黄帝内经》中就有大麻入药的记载。大麻的有效成分是大麻素,作用于大脑细胞上的大麻素受体(CB1R)可以引起“欣快感”产生“奖赏”效应。大麻素被用来治疗疼痛、呕吐、癫痫发作等疾病,也具有损伤人的工作记忆、成瘾等方面的副作用。

张遐教授的团队选择了以大麻素对脑功能的影响作为切入的研究路径。2010年,该团队利用基因表达下调、神经电生理记录等研究手段发现,大麻素的“奖赏”效应通过作用于脑内的CB1R,进而调节神经细胞的信息传递而实现(Zhiqiang Liu, et al. PLoS ONE 5(12): e15634;Han Jing, et al. NeuroReport 22(4):181-184.)。团队最近的突破性研究进展,首次在活体动物实验中提供直接证据, 证明大麻素作用于神经胶质细胞上的CB1R,由胶质细胞再来调节神经元突触传递活动进而引起工作记忆的损伤——配角变成了主角!

众所周知,工作记忆是对信息进行暂时性的加工和贮存的记忆, 是推理、理解、学习、思维等复杂认知活动的基础。海马是大脑对工作记忆进行信息加工的重要脑区,海马的CA3-CA1突触(神经细胞之间的连接)是形成工作记忆的关键部位。海马CA3-CA1突触的增强和抑制,包括长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)是学习和记忆形成的关键机制。该团队最近的研究应用了活体电生理记录、三种脑细胞特异的基因敲除小鼠、动物行为学观察等领先技术,发现大麻素首先作用于神经胶质细胞上的CB1R,激活胶质细胞的活动使海马的CA3-CA1兴奋性突触发生LTD,进而导致工作记忆的损伤。

这一研究工作,由张遐教授设计和主导,通过张遐实验室与中科院昆明动物所徐林实验室、华中理工大学王伟实验室、陕西师范大学任维实验室、第四军医大学熊利泽实验室、法国波尔多大学的三个实验室、美国的二个实验室和西班牙的一个实验室通力合作,历时2年完成,陕西师范大学2008级博士生韩静等三名来自中、加、法等国实验室的研究生为共同第一作者。这一成果引起学术界的高度关注,被《自然》、《科学》、《科学美国人》、《美国哥伦比亚广播公司新闻网站》、《英国广播公司新闻网站》、加拿大《环球邮报》、《渥太华公民报》等150多家科学刊物和媒体报道和评述。

Acute Cannabinoids Impair Working memory through Astroglial CB1 Receptor Modulation of Hippocampal LTD

Jing Han, Philip Kesner, Mathilde Metna-Laurent, Tingting Duan, Lin Xu, Francois Georges, Muriel Koehl, Djoher Nora Abrous, Juan Mendizabal-Zubiaga, Pedro Grandes, Qingsong Liu, Guang Bai, Wei Wang, Lize Xiong, Wei Ren, Giovanni Marsicano, Xia Zhang

Impairment of working memory is one of the most important deleterious effects of marijuana intoxication in humans, but its underlying mechanisms are presently unknown. Here, we demonstrate that the impairment of spatial working memory (SWM) and in vivo long-term depression (LTD) of synaptic strength at hippocampal CA3-CA1 synapses, induced by an acute exposure of exogenous cannabinoids, is fully abolished in conditional mutant mice lacking type-1 cannabinoid receptors (CB1R) in brain astroglial cells but is conserved in mice lacking CB1R in glutamatergic or GABAergic neurons. Blockade of neuronal glutamate N-methyl-D-aspartate receptors (NMDAR) and of synaptic trafficking of glutamate α-amino-3-hydroxy-5-methyl-isoxazole propionic acid receptors (AMPAR) also abolishes cannabinoid effects on SWM and LTD induction and expression. We conclude that the impairment of working memory by marijuana and cannabinoids is due to the activation of astroglial CB1R and is associated with astroglia-dependent hippocampal LTD in vivo.

原文链接:Cell

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