科学家地图脑细胞形成长期记忆的过程

斯顿研究院的科学家们破解蛋白调节弧neurons-providing急需的线索进入大脑的活动形成长期记忆的能力。这些发现,报告在今天自然神经科学,还提供了新的理解什么在分子水平上继续当这个过程成为破坏。

由格莱斯顿高级调查员史蒂夫·芬克贝涅医学博士,本研究深入深入的内部运作突触。突触的高度专业化的连接过程和之间传输信息神经元。大部分的大脑突触会期间形成早期大脑发育在我们的有生之年,但这些突触,破碎和加强。突触,变得更强大更活跃,这一过程是形成新的记忆所必需的。然而,这个过程也是危险的,因为它能神经元,导致结果癫痫发作。因此,它必须在检查。

大脑神经科学家最近发现了一个重要的机制,用来维持这种重要的平衡:这一过程被称为“自我平衡的比例”。家ostatic scaling allows individual neurons to strengthen the new突触连接他们已经形成的记忆,同时保护神经元免受变得过于兴奋。神经元是如何把这个一直困扰着研究人员,但他们怀疑弧蛋白质发挥了关键作用。

“科学家们知道弧是参与长期记忆,因为老鼠的弧蛋白质可以学习新任务,但未能记住他们第二天,”芬克贝涅博士说他也是一个教授神经学和生理学加州大学旧金山分校(UCSF),格莱斯顿的附属。“因为初步观察显示弧积累在突触学习期间,研究人员认为在这些突触弧的存在是长期形成的持久的记忆。"

但有请博士Finkbeiner和他的团队认为有别的东西玩。在实验室实验中,首先在动物模型,然后进行更详细的培养皿中,研究人员跟踪电弧的运动。他们发现是令人惊讶的。

在学习“当单个神经元受到刺激,弧开始积累在synapses-but我们发现不久之后,大多数的弧穿梭进入细胞核,”艾丽卡考伯说,博士论文的第一作者完成她的毕业格拉德斯通和加州大学旧金山分校工作。“仔细看显示三个区域内弧蛋白质本身直接运动:一个出口离原子核弧,第二个传输到细胞核,并使其有三分之一。这个复杂和严格监管系统是强有力的证据表明,这个过程是生物重要。”

事实上,团队的实验表明,弧作为整个稳态扩展过程的主监管机构。在记忆形成,必须开启和关闭特定基因在特定时间以生成蛋白质帮助神经元躺下新的记忆。从原子核中,作者发现,弧,指导这个过程发生稳态扩展的需要。这加强了突触连接没有经由它们,所以,将学习转化为长期记忆。

“这一发现很重要,不仅因为它解决了一个由来已久的谜团在长期记忆形成电弧的作用,也提供了新的见解的稳态扩展过程itself-disruptions已经涉及许多神经系统疾病,“有请博士Finkbeiner说。“例如,科学家最近发现弧是耗尽在海马体中,大脑的记忆中心,在阿尔茨海默氏症患者。有可能破坏稳态扩展过程可能导致学习和记忆赤字在阿尔茨海默氏症。”

障碍在生产和运输弧自闭症可能也是一个重要的球员。例如,遗传缺陷脆性X syndrome-a精神发育迟滞和自闭症的常见原因,直接影响电弧的产生神经元。

“将来”,科博博士补充说,“我们希望进一步研究电弧在人类健康和疾病中的作用可以提供更深的洞察这些和其他障碍,也为新的治疗策略对抗他们。”

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