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科研動態

尊龙凯时人生就是搏在時間關聯記憶的神經調控機制方面取得新進展

來源 :     時間 :2023-07-11

 

近日 ,尊龙凯时人生就是搏徐富強與李琴研究團隊報道了海馬星形膠質細胞尼古丁型膽鹼能信號通路在時間關聯記憶(trace association memory, TFC)形成中的重要生理作用 ,揭示了TFC形成的新的調控機制 。相關研究工作近日發表在《細胞報告》(Cell Reports)上 。

每天都在發生的情節記憶(episodic memory)通常涉及時間 、空間和情景等要素 。將經歷的事件與時間聯繫起來的能力(即TFC的形成)有助於指導動物行為 ,使其做出正確的預測和抉擇 ,對動物生存來說至關重要 。此外 ,一些重大的神經疾病如阿爾茨海默症(Alzheimer's disease, AD)和注意缺陷多動障礙(attention deficit hyperactivity disorder, ADHD)通常伴隨特異性TFC損傷 ,而對此目前仍無有效的治療策略 。因此 ,對TFC神經機制的研究一方面有助於解開大腦如何編碼和儲存記憶這個未解之謎 ,另一方面能為上述疾病的病理基礎和治療提供新的見解和潛在的治療靶點 。

研究發現 ,大腦海馬體存在可以標記或編碼時間流動的細胞(time cell, 時間細胞) 。這些細胞會跟隨事件的時間順序而連續激活 ,以聯接時間上分離的連續事件 。位於大腦基底前腦的膽鹼能神經元在連續的兩個關聯事件的時間間隔期間呈持續激活狀態 ,抑制其活動或其在海馬的信號傳遞則分別能損傷TFC的細胞表征和行為學表現 。在此背景下 ,一個重要的問題是海馬如何感知乙酰膽鹼並調控時間關聯性記憶形成?除了神經元 ,海馬體還存在數目眾多的星形膠質細胞 。眾所周知 ,星形膠質細胞具有平衡 、代謝及支持等類似管家的功能 。然而 ,近年來的研究表明星形膠質細胞能夠通過其自身精準的Ca2+活動破譯神經信號 ,繼而通過釋放各種膠質遞質反轉過來影響神經元活動 ,以主動的方式參與對突觸生理和認知功能的調控 。重要的是 ,海馬星形膠質細胞表達不同亞型的乙酰膽鹼受體(圖1) ,暗示乙酰膽鹼信號可直接作用於星形膠質細胞 。

海馬存在能夠感知乙酰膽鹼的受體α4-nAChRs

(圖源 : Ma et al., Cell Reports, 2023

研究團隊利用轉基因小鼠 、AAV病毒介導的分子遺傳學技術 、實時神經活動成像/操控技術及神經電生理等多種前沿的腦科學技術 ,發現大腦海馬體星形膠質細胞可通過α4-nAChRs感知神經調質乙酰膽鹼 ,呈現增高的Ca2+水平 ,並最終通過控制NMDAR協同激動劑D-serine水平調控時間關聯記憶的形成(圖2) 。該研究揭示了時間關聯記憶形成的新的調控機制 。鑒於α4-nAChRs與阿爾茨海默症(AD)及注意缺陷多動障礙(ADHD)密切相關 ,研究結果也將為這些神經疾病的病理基礎和治療提供新的見解 。

星形膠質細胞α4-nAChR 信號通路控制時間關聯記憶形成模式圖

(圖源 : Ma et al., Cell Reports, 2023

該研究以「Astrocytic α4-containing nAChR signaling in the hippocampus governs the formation of temporal association memory」為題在線發表 。尊龙凯时人生就是搏碩士馬雯鈺 、博士司騰霄和王贊為共同第一作者 。尊龙凯时人生就是搏研究員徐富強與副研究員李琴為共同通訊作者 。該項研究獲得國家自然科學基金委 、中國科學院以及湖北省自然科學基金等項目經費的資助 。

        文章連結 :http://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112674