成年神經(jīng)發(fā)生，即在完全發(fā)育的成年大腦的海馬體中產(chǎn)生新神經(jīng)元，發(fā)生在小鼠身上——但新神經(jīng)元如何在功能上整合到現(xiàn)有的大腦回路中，在很大程度上仍然未知。6 月 4 日發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的一項(xiàng)研究表明，成年期產(chǎn)生的神經(jīng)元在小鼠睡眠期間鞏固記憶方面發(fā)揮著重要的新作用。
先前的研究已將成年出生的神經(jīng)元(ABN) 的存在與記憶和突觸可塑性聯(lián)系起來，使它們成為在睡眠期間參與記憶鞏固的合乎邏輯的候選人，當(dāng)海馬神經(jīng)元經(jīng)常重復(fù)動(dòng)物學(xué)習(xí)新任務(wù)時(shí)出現(xiàn)的活動(dòng)模式。但 ABN 在睡眠期間的功能一直未知。
現(xiàn)在，日本筑波大學(xué)國際綜合睡眠醫(yī)學(xué)研究所副教授、主要作者 Masanori Sakaguchi 發(fā)現(xiàn)，ABN 對小鼠快速眼動(dòng) (REM) 睡眠期間的突觸結(jié)構(gòu)重塑和記憶鞏固至關(guān)重要。
“我們的研究首次展示了動(dòng)物睡眠期間的任何 ABN 活動(dòng)和功能，”他說。“我們的結(jié)果為揭示 ABN 在睡眠期間如何與已知記憶功能相關(guān)聯(lián)的機(jī)制洞察鋪平了道路。”
研究人員能夠通過使用新技術(shù)可視化自然睡眠小鼠在四個(gè)小時(shí)內(nèi)的神經(jīng)元活動(dòng)來檢測 ABN 活動(dòng)。由于小鼠的一次 REM 發(fā)作通常持續(xù)不到一分鐘，因此研究人員通過光遺傳學(xué)在這些發(fā)作期間精確地操縱了 ABN 活動(dòng)——基因工程神經(jīng)元允許科學(xué)家用光刺激它們。
Sakaguchi 及其同事最初驚訝地發(fā)現(xiàn)年輕的 ABN 在睡眠期間幾乎沒有活動(dòng)。然后，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)小鼠學(xué)習(xí)恐懼記憶時(shí)，一小部分 ABN 被激活——接受輕微的足部電擊——并在隨后的快速眼動(dòng)睡眠中重新激活。
Sakaguchi 說：“盡管一旦動(dòng)物成功學(xué)習(xí)記憶，ABN 活動(dòng)水平實(shí)際上在 REM 睡眠期間下降，但 REM 睡眠期間的記憶鞏固過程重新激活了在小鼠學(xué)習(xí)時(shí)被激活的 ABN。”因此，當(dāng) ABN 活動(dòng)被抑制時(shí)，動(dòng)物的整體記憶鞏固就會(huì)受損。在 REM 睡眠期間增加和減少 ABN 活動(dòng)的光遺傳學(xué)操作導(dǎo)致記憶障礙，表明高度協(xié)調(diào)的 ABN 活動(dòng)在 REM 睡眠期間對記憶鞏固起著關(guān)鍵作用。
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