人类长期记忆生成的必要步骤?Nature期刊研究eIF2α调控记忆固化

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加拿大麦基尔大学(McGill University)Nahum Sonenberg 教授及 Arkady Khoutorsky 教授所领导的跨国、跨中心的研究加强验证了,人类长期记忆的生成需要活化型 (exitatory) 与体抑素表现(somatostatin-expressing)的神经元回路共同调控,此研究在 2020 年刊登于《Nature》期刊。根据这些对长期记忆生成的调控机制,研究者将能帮助进一步分析每个细节,为神经退化性疾病或是自闭症等影响脑部功能与记忆丧失相关疾病找到更多潜在的药物治疗标的。

根据人体的 7 种神经传导物质以及多种胜肽激素概略地将神经元分类,研究者依赖这些特征来区分不同的神经传导网络。而过往文献中记载,人类会形成短期、维持数小时的记忆,接着透过记忆固化 (memory consolidation) 将这些短期记忆转化为长期,比如长达数年以上的长期记忆。这个过程也被证明需要大脑内新蛋白的生成才能够达成,但是哪些类型的神经元与长期记忆的生成密切相关,在研究中也只有零星记载。

为了解答哪些类型的神经网络可能对长期记忆生成来说至关重要,研究人员利用了基因转殖鼠,操控其体内特定类型神经元中的 eIF2α (eukaryotic initiation factor 2α) 分子活性。eIF2α 是真核细胞中的起始因子,在转录作用中协助核糖体与 tRNA 结合,从而开始遗传物质的转录作用,其功能再多数真核生物系统中有着高度保守性,并且与 eIF2α 相关的遗传变异大多致命,在与学习研究与感知相关领域也有文献证实 eIF2α 与统合性压力反应、学习造成的蛋白生成、神经突触可塑性有高度相关。

在新的研究里透过基因转殖鼠模式,科学家除了观察到学习行为会抑制海马回脑区活化型与抑制型 (inhibitory) 神经元——特别是体抑素表现次族群中 eIF2α 的磷酸化。利用基因调控将这些活化型与体抑素表现神经元中的 eIF2α 磷酸化去除,则可以发现 mRNA 转译量上升、突触可塑性增加、长期记忆也因此增强。对于特定分子在特定神经元回路中的调控,如何影响分子行为与表型,目前仍需要更多研究结果来拼凑全貌,此一研究不仅协助解开一部分谜题,更展示了活化型与抑制型神经元回路在长期记忆生成中扮演同等重要的角色。

延伸阅读:记忆基因甲基化增加,能降低 PTSD 风险吗?

参考资料:
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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