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两项研究揭示光遗传学颠覆性发现

发布时间:2019-11-13 00:36:48

科学家们一直在尝试理解人类的记忆,光遗传学技术为他们提供了前所未有的便利工具,让他们能够特异性控制大脑回路的开和关。

最近Nature杂志上同时发表了两项光遗传学研究,颠覆了人们对恐惧记忆的认识。研究显示,当恐惧记忆产生之后,检索恐惧记忆的大脑回路会随着时间推移发生改变。也就是说,回忆旧记忆的大脑通路与回忆新鲜恐惧记忆不同。

波多黎各大学的Gregory Quirk和Fabricio Do-Monte用温和电击训练大鼠对一种声音产生恐惧。一段时间之后,大鼠的恐惧行为并没有变化,但大鼠回忆这一创伤事件的神经通路发生了改变。研究人员认为,这种改变可能是为了强化这段记忆。

研究显示,在条件性恐惧发生之后,立刻就会有一条从前额皮质(执行中枢)到杏仁核(恐惧中枢)的神经回路被激活。但几天之后,检索这段记忆的回路发生了改变:从前额皮质到丘脑的PVT(paraventricular)区域,然后从PVT到杏仁核的另一个部分。杏仁核的这个部分主要是协调恐惧的学习和表达。研究人员指出,PVT能将恐惧与其他适应性应答(比如压力应答)整合起来,对恐惧记忆进行强化。

患有焦虑症(比如创伤后应激障碍PTSD)的人,往往会经历长时间的高度恐惧,这类疾病可能与恐惧记忆的检索回路被破坏有关。

“尽管我们的记忆是持续性的,但支持它们的神经通路实际上慢慢发生了改变,”Quirk解释道。“这一发现将改变人们对PTSD的认识,PTSD患者通常在恐惧性事件发生几个月甚至几年之后才发病。”

冷泉港的Bo Li和Mario Penzo在小鼠中也发现了同样的神经通路转变,并对这一机制进行了深入分析。他们发现,PVT的神经元能对中央杏仁核区域储存恐惧记忆的神经元起作用,调控恐惧记忆的加工。

研究显示,PVT的这种活性来自于大脑的神经营养因子(BDNF)。BDNF被认为涉及了情绪障碍和焦虑症,举例来说,BDNF表达水平的改变与PTSD有关。

研究人员发现,PVT的BDNF作用于一个特殊的受体,激活储存记忆的杏仁核神经元。将BDNF注入小鼠的中央杏仁核区域,会使小鼠吓呆。这说明BDNF不仅促使恐惧记忆形成,还参与了恐惧反应的表达。

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