負(fù)責(zé)對(duì)新記憶編碼的年輕神經(jīng)元(粉色)必須與成熟神經(jīng)元（綠色）競(jìng)爭(zhēng)，才可以存活下來(lái)并進(jìn)入海馬區(qū)回路。
大腦中有數(shù)十億的神經(jīng)元。在大腦皮層褶皺的深處，海馬區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞持續(xù)不斷地生成新的神經(jīng)元，這會(huì)導(dǎo)致新老神經(jīng)元斗爭(zhēng)，因?yàn)樾碌纳窠?jīng)元試圖在大腦記憶形成中心得到立足點(diǎn)。
在發(fā)表在《Neuron》上的一項(xiàng)研究中（點(diǎn)擊左下角閱讀原文），麻省總醫(yī)院哈佛干細(xì)胞研究所(HSCI)和哈佛大學(xué)-麻省理工學(xué)院的Broad研究院的研究人員與國(guó)際上的科研團(tuán)隊(duì)共同合作，他們發(fā)現(xiàn)應(yīng)該在這種競(jìng)爭(zhēng)中支持新生成的神經(jīng)元。
HSCI的Amar Sahay博士說(shuō)：“海馬區(qū)使得我們可以形成新的記憶，幫助我們?yōu)樯顚?dǎo)航。神經(jīng)形成（干細(xì)胞生成新的神經(jīng)元）對(duì)于使類似的記憶區(qū)分開(kāi)來(lái)非常重要?！?/p>
隨著人類大腦的成熟，舊神經(jīng)元之間的連結(jié)變得更強(qiáng)，神經(jīng)元越多，連接就越錯(cuò)綜復(fù)雜，使得集成新生成的神經(jīng)元更加困難。神經(jīng)干細(xì)胞生成新神經(jīng)元的能力就下降，導(dǎo)致神經(jīng)生成衰退。隨著幫助分類記憶的新神經(jīng)元減少，衰老的大腦區(qū)分和接收信息的效率就會(huì)更差。
研究團(tuán)隊(duì)選擇性地使轉(zhuǎn)錄因子Klf9過(guò)度表達(dá)，這可以消除小鼠大腦中舊神經(jīng)元超過(guò)五分之一的樹突棘，增加集成到海馬區(qū)回路新神經(jīng)元數(shù)量的二倍，并且激活了神經(jīng)干細(xì)胞。當(dāng)研究人員使Klf9的表達(dá)回歸正常，舊神經(jīng)元樹突棘又會(huì)重新形成。然而，之前集成的神經(jīng)元仍然在。
Sahay說(shuō)：“因?yàn)槲覀兛梢钥赡娴赝瓿蛇@項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在小鼠生命周期的任何時(shí)間點(diǎn)我們都可以使用新的編碼單元更新小鼠的海馬區(qū)?！?/p>
研究人員們采用了一種補(bǔ)充策略，他們刪除了Rac1蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)對(duì)舊神經(jīng)元的樹突棘非常重要，這么做也可以達(dá)到同樣的效果，增加了新神經(jīng)元的存活率。
為了使兩種相似的記憶區(qū)分，海馬區(qū)激活兩群不同的神經(jīng)元為每種記憶編碼，這個(gè)過(guò)程叫做模式分離（pattern separation）。當(dāng)兩群神經(jīng)元互相重疊時(shí)，研究認(rèn)為這種情況下分辨兩種相似的記憶更加困難。如果記憶被重疊的神經(jīng)元群編碼，海馬區(qū)可能會(huì)不合時(shí)宜地檢索它們。如果神經(jīng)元被不重疊的神經(jīng)元群編碼，海馬區(qū)將它們分別存儲(chǔ)，并且在合適的時(shí)候進(jìn)行檢索。
神經(jīng)形成增加的小鼠記憶重疊更少，記憶更加準(zhǔn)確也更加牢固。在中年和老年時(shí)期增加神經(jīng)形成的小鼠都表現(xiàn)出了更精確的記憶。
Sahay說(shuō)：“我們相信，通過(guò)增加海馬區(qū)的能力并且不恢復(fù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)會(huì)起作用。這尤其對(duì)于創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、輕微認(rèn)知能力衰退或者與年齡相關(guān)的記憶損失有作用?！?/p>
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