人類長期記憶生成的必要步驟?Nature期刊研究eIF2α調控記憶固化

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加拿大麥基爾大學(McGill University)Nahum Sonenberg 教授及 Arkady Khoutorsky 教授所領導的跨國、跨中心的研究加強驗證了,人類長期記憶的生成需要活化型 (exitatory) 與體抑素表現(somatostatin-expressing)的神經元迴路共同調控,此研究在 2020 年刊登於《Nature》期刊。根據這些對長期記憶生成的調控機制,研究者將能幫助進一步分析每個細節,為神經退化性疾病或是自閉症等影響腦部功能與記憶喪失相關疾病找到更多潛在的藥物治療標的。

根據人體的 7 種神經傳導物質以及多種胜肽激素概略地將神經元分類,研究者依賴這些特徵來區分不同的神經傳導網絡。而過往文獻中記載,人類會形成短期、維持數小時的記憶,接著透過記憶固化 (memory consolidation) 將這些短期記憶轉化為長期,比如長達數年以上的長期記憶。這個過程也被證明需要大腦內新蛋白的生成才能夠達成,但是哪些類型的神經元與長期記憶的生成密切相關,在研究中也只有零星記載。

為了解答哪些類型的神經網絡可能對長期記憶生成來說至關重要,研究人員利用了基因轉殖鼠,操控其體內特定類型神經元中的 eIF2α (eukaryotic initiation factor 2α) 分子活性。eIF2α 是真核細胞中的起始因子,在轉錄作用中協助核糖體與 tRNA 結合,從而開始遺傳物質的轉錄作用,其功能再多數真核生物系統中有著高度保守性,並且與 eIF2α 相關的遺傳變異大多致命,在與學習研究與感知相關領域也有文獻證實 eIF2α 與統合性壓力反應、學習造成的蛋白生成、神經突觸可塑性有高度相關。

在新的研究裡透過基因轉殖鼠模式,科學家除了觀察到學習行為會抑制海馬迴腦區活化型與抑制型 (inhibitory) 神經元——特別是體抑素表現次族群中 eIF2α 的磷酸化。利用基因調控將這些活化型與體抑素表現神經元中的 eIF2α 磷酸化去除,則可以發現 mRNA 轉譯量上升、突觸可塑性增加、長期記憶也因此增強。對於特定分子在特定神經元迴路中的調控,如何影響分子行為與表型,目前仍需要更多研究結果來拼湊全貌,此一研究不僅協助解開一部分謎題,更展示了活化型與抑制型神經元迴路在長期記憶生成中扮演同等重要的角色。

延伸閱讀:記憶基因甲基化增加,能降低 PTSD 風險嗎?

參考資料:
1.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4149214/
2.  https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/discovery-new-key-player-long-term-memory-325183

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