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科学家实现动物间记忆转移 将改写大脑记忆储存模式?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-16 09:51  来源:环球科学  浏览次数:502

一直以来,科学界认为记忆的储存是通过增强神经元间的突触连接实现的。然而本周,加州大学洛杉矶分校的神经科学家发表了一篇颠覆性的论文:他们通过注射RNA,成功将一只海兔的记忆传给了另一只海兔。如果该试验正确,这意味着记忆的存储方式将被改写。然而,论文一经披露,便遭到大量同行的质疑。这项研究,究竟是诺奖级的突破,还是会成为后人的笑柄?

撰文 | Usha Lee McFarling

翻译 | 刘心宇

审校 | 吴非

记忆通过神经元间突触的强度变化得到存储,这一根深蒂固的观点已经得到无数证据的支持。而David Glanzman实验室的新研究,则提供了截然不同的结果。这项发现为有朝一日应用RNA疗法重塑丢失记忆提供了新可能。如果结果正确,它将撼动整个记忆及学习研究领域。研究已于本周在神经系统科学学会的在线期刊eNeuro上发表。

许多科学家会对该研究持保留意见。海兔是神经科学领域强有力的模式生物,但其简单的脑部与人类大脑的工作方式有很大不同。因此,该试验需要在脑结构更复杂的动物上重复。

Glanzman知道,这项弱化突触重要性的研究很难被同行广泛接受。“我猜会有许多惊讶和怀疑,”他说,“我不觉得在下一次神经系统科学学会年会上,大家会给我办一场庆祝游行。”就连他自己的同事都存有怀疑。“我花了很长时间说服我的实验室来开展这个研究,”Glanzman说,“他们认为这傻透了。”

这项引发巨大争议的研究,是如何进行的?

加州大学洛杉矶分校的David Glanzman加州大学洛杉矶分校的David Glanzman

海兔的记忆转移试验

在这项试验中,Glanzman对加州海兔(Aplysia californica)进行轻度电击。被电击后,海兔在再次受到轻微碰触时学会了收起虹吸管和鳃,并维持近一分钟;而未经电击的海兔只会短暂地收回。

加州海兔加州海兔

研究者从被电击过的海兔的神经系统中提取RNA,注入未经电击的海兔中。RNA作为细胞内的信使,携带着来自同源DNA的蛋白质制造指令。但RNA注入后,未经电击的海兔在被轻触后,收起虹吸管的时间延长了。而在对照组中,海兔被注入未经电击的海兔的RNA,它们收起虹吸管的时间则没有那么长。

“就好像我们移植了记忆。”Glanzman说。

Glanzman的团队进一步展示,注入了经电击的海兔的RNA后,培养皿中海兔的感觉神经元更易兴奋,这往往是被电击后的表现。而对照组的海兔则未表现出该现象。

Glanzman认为,这些结果指示记忆可能被储存在神经元的细胞核中。RNA合成于细胞核中,并在细胞核中作用于DNA,开启或关闭特定基因。他说他认为记忆的存储过程包含这些由RNA调节的表观遗传变化。

这一观点挑战了被广泛接受的概念——记忆通过增强神经元间的突触连接得到存储。Glanzman认为,记忆形成过程中的突触变化来自RNA携带的信息。

挑战传统观点挑战传统观点

“这个想法很激进,确实挑战了当前记忆研究领域。”麻省理工学院皮考尔学习和记忆学院主任,神经科学家蔡理惠说。蔡理惠在最近合著的一篇探讨记忆形成的重要回顾评论中称Glanzman的研究“令人印象深刻且有趣”,并称有一系列研究支持表观遗传机制在记忆形成中起作用,记忆的形成应是一个复杂且多方面的过程。但是,对于Glanzman提出的突触连接在记忆存储中并不重要的观点,她说她完全不认同。

“这是20世纪的最后一个重大生物学问题,”Sacktor说,“其中一些难点使得神经科学家难以找出答案。”

难点可能部分来自对于突触强化的过度关注。Ryan提及,已有12000篇讨论突触强化的论文发表了,却仍没有一个好的解释说明记忆如何被存储。他为Glanzman开启一条新的可探索的道路而喝彩,即使这条道路看似激进。

“现实是,我们对记忆的了解如此有限,”Ryan说,“我为任何新的可能性感到兴奋。”

原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/memory-transferred-between-snails-challenging-standard-theory-of-how-the-brain-remembers/

 
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