2018年6月4日

与智力能力相关的基因会影响小鼠中的记忆重播

日本理化研究所脑科学中心的研究人员发现，一种与人类智力相关的基因是老鼠正常记忆形成所必需的。发表在自然神经科学这项研究表明，只有一个这种基因副本的老鼠在休息期间会重复播放较短的先前经历片段，削弱了它们巩固记忆的能力。

重复一项活动有助于人们在将来记住它。大脑甚至潜意识地重播体验。想象一下去餐馆。当您导航到您的目的地时，大脑中的神经元称为“放置细胞“依次激活。后来在休息或睡眠期间，在电活动的剧集期间以相同的序列重新激活相同的神经元，其允许您在下次记住路线。

该团队假设这种过程可能在影响海马的疾病中异常 - 发生内存重放的大脑的一部分。为了测试这个理论，他们使用了鼠标模型老鼠缺失了SCN2A基因的一个拷贝。正如团队领导Thomas McHugh解释的那样，“SCN2A基因是基因组中与神经系统疾病相关的突变可以经常观察到的位置。损害其功能的变化在严重智力残疾和自闭症谱系障碍的患者中已被发现"

首先，研究小组确定，当被要求利用空间记忆寻找食物时，被删除基因的老鼠比对照组的老鼠表现得差。在观察回放过程中被重新激活的位置细胞组时，他们发现，尽管它们被激活的特定顺序保持不变，但参与的神经元数量比最初体验时少。这导致了被截断的回放，研究人员进一步描述为神经元在序列末尾的重新激活失败，这解释了为什么老鼠无法知道它们的食物在哪里。

老鼠模型对于理解人类的学习和记忆障碍非常重要，而在老鼠身上进行空间记忆测试并不仅仅是因为海马体中的位置细胞活动是如此可预测和易于理解的。“这些同样的海马细胞一般负责编码和检索情景记忆，”第一作者史蒂文·米德尔顿说，“而不仅仅是空间信息。”这意味着，在SCN2A基因突变的人身上看到的学习问题，也可能是基于尖锐波涟漪期间类似的异常重放。

SCN2A缺失模型是许多影响海马的疾病模型之一。在大多数模型中，定位细胞不能正常地映射位置，这意味着经验不能被正确地编码。米德尔顿注意到SCN2A缺失模型是完全不同的。“我们感到惊讶的是，SCN2A缺失的影响是如此特异于单一的记忆特定过程。SCN2A杂合缺失仅在重放记忆时才产生了对置剂活动的非常具体的改变，但在初始经验期间没有。”