光照消除小鼠记忆,黑科技使科幻成真 ——光遗传学有望驱离人类脑病困扰
2021-11-17 16:15:00 阅读:218次

小鼠学会了一项任务,当它在睡眠中接受了特殊的光照射,醒来后那段任务的记忆消失了。——这是不是很像科幻大片里的剧情?其实这是国际顶刊science近日刊载的一项脑科学研究结果。该研究采用光遗传学技术阻碍神经活动,提供了一种分子水平上从时间和空间隔离大脑中记忆形成的方法,可为阿尔茨海默症和精神分裂症等相关脑部疾病的治疗带来启示。

 

 

小鼠情景记忆最初在海马体中编码存储,然后转移到其他大脑区域进行长期存储。在那里发生的长时程增强(long-term potentiation, LTP)作用,能在小鼠睡眠期间重复刺激突触从而巩固记忆。在这个过程中,突触可塑性是学习的基础,在记忆巩固中起着关键作用。日本理化学研究所等联合研究团队发现了它精确的时空定位,开发了一种可控制早期结构长时程增强 (sLTP) 的新工具,通过这种新的神经-光学系统去选择性地操纵sLTP,就可操纵记忆(阻碍了sLTP,也就消除了记忆)。具体过程是,他们向小鼠大脑注射了腺相关病毒(AAV),引入了一个基因——能表达一种由切丝蛋白(cofilin)和光敏荧光蛋白SuperNova组成的融合蛋白。然后用特定光照射小鼠的海马体,海马体中的光敏荧光蛋白就释放活性氧,令周围的切丝蛋白等失活(切丝蛋白为LTP所必需,对突触功能至关重要),阻碍LTP作用的发生,从而消除了小鼠记忆。

 

这项听起来非常科幻的黑科技就是“光遗传学”技术,在诞生之后的十余年里已经迅速占领了神经科学领域的科研高地。2018年,日本理化学研究所就利用纳米粒子将体外近红外光在小鼠脑内转换为蓝绿光,从而实现了无创光遗传学操控神经元活动,并在小鼠实验中成功实现了激活多巴胺神经元、抑制癫痫发作、同步脑电波等神经操作。2021年有诺奖风向标之称的拉斯克奖也颁给了该领域。

 

 

如今,光遗传学正在积极向临床治疗进军,science发布的研究让这束照亮大脑的光朝着现实又迈出了可喜的一步。

 

想象一下,以后面对神经领域疾病时,给大脑装上光控开关,只要照射一束特殊的光,“咻”的一下就恢复了损伤的感觉功能、甚至找回了丢失的记忆,病就好了,这该多么的神奇!

 

 

 

 

 

 

参考资料:

[1]Akihiro Goto, Akaka Bota, Ken Mika, et al. Stepwise synaptic plasticity events drive the early phase of memory consolidation. Science(2021

[2]环球科学

 

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