研究发现,长期记忆表现取决于门系统
存储和检索记忆是我们复杂的大脑必须完成的最重要的任务之一,但它是如何在分子水平上发生的仍未完全了解。佛罗里达斯克里普斯研究中心的神经科学教授罗纳德·戴维斯博士的实验室进行了一项新的研究,揭示了记忆存储过程中的一个要素,即一种固定的长期记忆的存储和提取。
戴维斯研究小组发现,将记忆转换为长期存储涉及到多个基因的相互作用,其中一个已知的基因组的活性一定是上调的,而令人意外的是,另一个把关基因组Ras及其下游连接分子的活性则是下调的。如果Ras或其下游连接器Raf被沉默,长期记忆存储被消除,团队写在美国国家科学院学报,发表于1月13日那一周。
具有讽刺意味的是,他们研究的记忆类型有一个很难记住的名字:“蛋白质合成依赖的长期记忆”,简称PSD-LTM。为了研究它和其他类型的记忆是如何形成的,科学家们依靠果蝇,黑腹果蝇作为一个模范生物。戴维斯解释说,记忆存储的遗传基础在不同物种之间大多是保守的。
为了评估果蝇的记忆巩固过程是如何在分子水平他们使用了一种称为RNA干扰的过程来降低果蝇大脑几个区域内几个候选基因的表达。对Ras基因及其下游分子Raf在苍蝇大脑的蘑菇体(它的记忆存储区域)中这样做,具有双管齐下的效果。它显著地增强了中期记忆,同时完全消除了PSD对厌恶经历的长期记忆,Davis说。
该团队的实验包括在玻璃管的一个部分让苍蝇接触特定气味,同时进行足电击。果蝇随后对这种气味的回避行为表明它们回忆起了不愉快的震惊。戴维斯实验室的研究助理、第一作者纳撒尼尔·诺伊斯博士解释说,无论果蝇接受多少次“训练”,降低Ras和Raf的表达会降低它们的PSD长期记忆表现。
虽然Ras酶Ras85D因其在器官发育和癌症中的作用而闻名,但研究表明,在成年人的大脑中,它显然扮演着记忆看门人的角色,帮助指导是否应该将经历作为中间记忆来记住,而这种中间记忆在一段时间后会消散,或者长期“依赖蛋白质合成”的记忆。
将记忆从中间存储过程中屏蔽,将其转移到PSD长期记忆存储中,表明这是一种非此即非的情况。诺伊斯说,中间存储似乎是果蝇大脑优先选择的默认路径。他期望神经递质多巴胺将被证明起到关键的信号传递作用。
“我们相信多巴胺会向大脑发出信号,表明这种记忆足够重要,需要长期储存。我们推测Ras和Raf接收到这种多巴胺信号,从而阻断中间记忆,促进PSD长期记忆,”Noyes说。
他补充说,人类的这种“中间”记忆系统是如何工作的,还需要进一步研究。
“很明显,许多相同的基因参与了中间记忆存储对哺乳动物的记忆和可塑性也有影响。
除了诺伊斯和戴维斯,“Ras在两种固结形式之间扮演着分子开关的角色。内存发表于2020年1月13日的那周PNAS包括同样来自Scripps Research的艾丽卡·沃尔金肖(Erica Walkinshaw)。
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