该项研究成果展示了海马中间神经元在社交记忆

2020-01-06 05:38栏目:每日更新
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7 月 29 日,中国科学院心理研究所科研人员的一项研究成果在《美国国家科学院院刊》发表。该项研究成果展示了海马中间神经元在社交记忆中的角色。

30多年前,科学家发现疯牛病和克罗伊茨费尔特 - 雅各布病等神经系统疾病是由错误折叠的蛋白质朊蛋白引起的。

小时候我们常常被告知,不要和陌生人说话,不要吃陌生人给的东西,不要随便跟陌生人走。由此可见,识别陌生人是一件对我们的生存和社交非常重要的神经机制。那么,大脑究竟是如何将陌生人和熟悉的人区分开的呢?

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中科院心理健康重点实验室的邓潇斐、郭建友和梁璟等在 PNAS 上发表的题为 Parvalbumin interneurons in ventral hippocampus function as a discriminator in social memory 的研究报告或许能给这个问题提供一个解答。

但近年来,诺贝尔奖获得者埃里克坎德尔医学博士在老鼠身上证明了一些朊病毒是有益的,并在大脑和身体中发挥重要的生物功能。今天,坎德尔博士和他的同事约瑟夫雷曼博士的哥伦比亚新​​研究描述了一种由称为TIA1的基因编码的朊蛋白样蛋白如何帮助大脑控制可怕的记忆。没有这种基因,雌性小鼠表现出创伤后应激障碍或创伤后应激障碍的迹象。

社交记忆对动物的生存和繁衍至关重要。与其他类型的记忆相同,社交记忆的加工过程也可以被划分为三个基本的阶段:编码、巩固和提取。任何一个加工阶段出现问题,都会引起社交再认的障碍。来自动物和人类的研究表明,海马在情景记忆的各个加工阶段都扮演重要角色。情景记忆包括众所周知的四个基本要素:时间、地点、人物、事件,而社交记忆作为情景记忆的重要组成部分之一,提供了关于 “人物” 的关键信息,也与海马有着密不可分的联系。与此同时,社交记忆障碍也是精神疾病中常见的表型,比如阿尔兹海默、自闭症都存在社交记忆障碍。以往研究表明,精神疾病中普遍存在的 Parvalbumin 阳性中间神经元缺陷可能是导致社交记忆障碍的潜在原因,但 PV 神经元是如何影响社交记忆的,作用于哪一个记忆加工阶段,还不得而知。

这项研究的结果发表在今天的细胞报告中,指出TIA1是抗击创伤后应激障碍的新目标,这在女性中几乎是男性的两倍。

研究发现,如果选择性地阻断腹侧海马 CA1 区域的 PV 神经元的突触传递,会干扰小鼠对熟悉动物和陌生动物的辨别。进一步的光遗传实验发现,这一紊乱主要发生在社交记忆的提取阶段,如果主动用光遗传来兴奋 PV 神经元,会导致小鼠将熟悉的同类错当成陌生的同类。在体光纤荧光测定证实了上述结果,研究者发现当小鼠面对陌生的动物时,腹侧海马 CA1 区域的 PV 神经元活动会有一个特异性的增强,而面对熟悉的同类,或者新异物体时则没有显著反应。

“解释生物与环境之间的相互作用,导致所有精神疾病,包括创伤后应激障碍,已经证明非常困难,”坎德尔博士说,他是哥伦比亚大学Mortimer B. Zuckerman思维脑行为研究所的大学教授兼联合主任,以及哥伦比亚大学Kavli脑科学教授。“今天关于TIA1的发现揭示了这种相互作用的一个关键因素。我们的研究为开发治疗方法提供了一种有前景的方法,可以减轻创伤后应激障碍和其他相关精神疾病的根本原因。”

由此可见,PV 神经元在社交记忆的提取 / 再认阶段中起了重要作用,其活动是动物分辨熟悉 / 陌生同类,尤其是将陌生同类从群体中识别出来的重要机制。这一结果有助于人们进一步理解社交记忆的神经机制,并为精神疾病中常见的社交识别障碍提供可能的解释。

朊病毒最初是在称为传染性海绵状脑病的神经系统疾病的背景下描述的,其中包括牛的疯牛病和人的克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)。在这些疾病中,错误折叠的朊蛋白在称为神经元的脑细胞内聚集在一起,形成大的聚集体,导致神经元降解和死亡。神经元死亡后,朊病毒被释放并感染邻近的细胞,就像病毒一样。随着时间的推移,这个过程会导致毁灭性的,有时甚至是致命的神经症状。

该研究受国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金面上项目、国家重点基础研究计划和心理健康重点实验室的支持。

但在2003年,坎德尔博士和他的团队发现,一些朊病毒并不危险,但功能性很强,可以发挥重要的生物学作用。例如,在2015年,Kandel博士及其团队发现功能性朊蛋白CPEB3可帮助大脑保持长期记忆。TIA1是另一种这样的功能性朊病毒。它有助于神经元应对细胞压力。

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“当神经元受到压力时,例如对病毒感染的反应,TIA1蛋白质会隔离细胞内的非必需生物分子,”Rayman博士说,他是哥伦比亚大学扎克曼研究所坎德尔实验室的副研究科学家,该论文是第一作者。“这使得该小组能够全力以赴应对压力。”

心理所揭示腹侧海马的 Parvalbumin 阳性中间神经元具有社交 “辨别器” 作用

TIA1存在于许多大脑区域,但在腹侧海马体中特别活跃,该区域已知可调节与压力和恐惧相关的记忆。博士。坎德尔和雷曼想知道TIA1功能的中断是否会导致恐惧记忆中断

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