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你為什么會健忘?你的記憶,可能正被這種免疫細胞吞噬

更新時間:2020-03-28 11:36:57點擊次數:181次字號:T|T

你為什么會健忘?你的記憶,可能正被這種免疫細胞吞噬

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我們的記憶并不完美。你可能會記得上周末晚餐時你在與誰交談,卻想不起談話的具體內容。記得太多東西有時可能不是件好事——比如對于創傷后應激障礙者來說,悲傷的經歷會在他們腦海中留下烙印,讓其一直處于痛苦之中。而從另一方面來說,丟失太多記憶也是個問題。比如阿爾茨海默病患者便喪失了記憶的能力。現在,科學家向我們展示了大腦中的固有免疫細胞——小膠質細胞microglia)在器官喪失記憶的過程中,所扮演的重要角色。

小鼠海馬體中的小膠質細胞(紅色)

科學界曾認為,小膠質細胞僅僅在吞噬病變的或死亡的神經元時才被激活。這一觀點在近幾年來發生了變化,科學家積累了一些證據,可以證明這些細胞有著更廣泛的功能:它們似乎可以通過修剪多余的突觸(神經元間的連接)幫助大腦發育。

除此之外,小膠質細胞可能在包括自閉癥與阿爾茨海默病的幾種神經發育疾病與神經退行性疾病中扮演主要角色。浙江大學醫學院的神經科學家谷巖表示,早前的研究已經表明,突觸在記憶的形成與存儲過程中有重要作用,而小膠質細胞在早期發育中清除突觸,因此他和團隊感興趣的是:小膠質細胞與記憶是否存在潛在的聯系?“我們想知道,小膠質細胞是否可以在成人的大腦中修剪突觸,”谷巖說,“除此之外,我們還想了解記憶喪失和突觸的消失之間存在著怎樣的關系?!?

為了解決這些問題,谷巖與浙江大學醫學院的王朗副研究員等人展開合作。在這項研究中,他們通過喂食或是直接向腦內注射藥物的方式,破壞了小鼠腦中的小膠質細胞。為了評估這些小鼠的記憶狀況,研究者對其進行條件化場景恐懼實驗。他們將小鼠放入籠中,并施加溫和的電刺激。當動物再次進入籠子時,即使沒有電擊,它們也會因為記憶中的經歷而保持靜止不動。研究者發現,在正常的小鼠中,這一反應幾周后就消失了,這意味著關于電擊的記憶隨著時間消退;而那些被剝奪了小膠質細胞的小鼠,則維持了更長時間的靜止狀態,也就是說它們的記憶保持了更久。

隨后,該團隊進行了一系列實驗,試圖了解小膠質細胞介導遺忘的具體機制。他們將視線聚焦在大腦中參與記憶與學習的區域——海馬體,追蹤上述實驗中小鼠在產生記憶時活躍的神經元。(在記憶被回想起時,這些與記憶相關的神經元應當被激活。)研究顯示,相比于正常動物,失去小膠質細胞的小鼠的神經元被更加頻繁地被激活。

 

進一步的研究指出,遺忘取決于小膠質細胞吞噬突觸的能力與神經元的活躍度。抑制與記憶相關的神經元的活性,將導致小鼠喪失更多的記憶,表明小膠質細胞參與的突觸清除,是一種遺忘不那么重要的記憶的機制。這一發現刊登在《科學》雜志上。

“這是一項令人激動的研究,”多倫多兒童醫院的神經科學家保羅·弗蘭克蘭(Paul Frankland)表示,他并未參與這項研究,但與其中幾位研究人員有過合作,“這是遺忘機制領域里的一個全新類型?!備ダ伎死急硎?,在過去幾十年中,科學家設想過許多遺忘的機制,他的團隊也曾提出,新神經元的形成導致了遺忘的發生。簡單地說,這一觀點認為,新產生的神經元可以建立新的聯系,并破壞、改變那些已有的、儲存往日記憶的突觸,并使這些記憶更難被想起。

弗蘭克蘭還補充道,新生神經元導致的遺忘與小膠質細胞介導的遺忘可以同時發生——至少在大腦中那些有神經發生的區域可以。但通過對比觀察海馬體中有/無神經發生的區域,谷巖等人的研究顯示小膠質細胞所介導的遺忘在大腦出現的范圍更廣。“這意味著,小膠質細胞介導的遺忘可能是一種普遍的遺忘形式,即使在沒有神經發生的大腦區域(如大腦皮層)?!憊妊宜?。

“這是一項很酷的研究,”倫敦大學學院的神經科學家Soyon Hong(并未參與此次實驗)評價道。她特別強調,早前有研究指出,小膠質細胞參與了突觸的形成,這項研究的創新性在于,它展示了這些細胞在健康成人的大腦中可以同時參與突觸的消失過程。

 

然而,關于這一過程發生的機制,還有許多謎團沒有解開。目前的研究成果表明,免疫系統中的補體系統可能參與了小膠質細胞修剪過程中對突觸的識別。谷巖和同事們揭示了這一系統在小膠質細胞介導的遺忘過程中所扮演的角色。但仍有更多具體的問題沒有解決,例如,目前仍不清楚,在小膠質細胞的吞噬過程中,是什么因素在控制哪種補體蛋白對神經連接進行了標記,Hong說道。

谷巖和他的同事們正在朝著更深入的方向努力,研究小膠質細胞識別突觸的機制,以及這一機制是否在諸如阿爾茨海默病等神經退行性疾病中出了差錯——過度活躍的小膠質細胞可能參與導致了這類疾病的發病。Hong的實驗室也聚焦于相似的研究,他強調,這些問題的答案在未來可能會有重要的應用?!澳憧梢韻胂?,長遠來看,對阿爾茨海默病與其他會導致記憶喪失的疾病來說,這一和記憶相關的神經免疫信號通路將成為一個全新的,明確的治療靶點?!彼?。

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