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头条焦点:胶质脑细胞帮助记忆的发展:以前未知的空间学习机制被发现

来源:cnBeta 发布时间:2023-01-23 05:31:16


(资料图片仅供参考)

每个地方都有众多的特点,使其区别于其他地方,并使其作为一个整体无可挑剔。一棵参天大树,脚下有一条潺潺的小溪,后面草地上芬芳的野花。当我们第一次访问一个地方时,我们储存了这些特征的组合。当我们再一次遇到树、小溪和野花草地的相互作用时,我们的大脑就会认出它。我们记得以前去过那里。

星形胶质细胞(黄色)检测到小鼠的空间方向,然后通过信号分子增加树突状尖峰的概率。资料来源:Kirsten Bohmbach博士/波恩大学医院

这是由所谓的突触活动的树突整合等机制实现的。"我们能够表明,所谓的星形胶质细胞或星形细胞在这种整合中起着至关重要的作用,"波恩大学医院细胞神经科学研究所的克里斯蒂安-亨内博格教授博士解释说。"它们调节神经元对特定特征组合的敏感程度"。

在他们的研究中,研究人员仔细观察了啮齿动物海马中的神经元。仅在小鼠的海马体中就有大约一百万个这样的位置细胞。每个细胞都对环境特征的特定组合作出反应。

海马体是大脑中的一个区域,在记忆过程中起着核心作用。这对于空间记忆来说尤其如此。"在海马体中,有专门从事这一工作的神经元--位置细胞,"亨内博格说,他也是合作研究中心1089(该研究项目的基础)和波恩大学跨学科研究领域"生命与健康"的成员。

场所细胞有长长的延伸,即树突。这些树突就像树冠一样弯曲,上面点缀着许多接触点。我们的感官向我们传达的关于某个地点的信息会到达这里。这些接触点被称为突触。"当信号同时到达许多相邻的突触点时,树突中会出现一个强烈的电压脉冲--一个所谓的树突尖峰,"Kirsten Bohmbach博士解释说,他在这项研究中进行了大部分实验。"这个过程就是我们所说的树突整合。只有当有足够数量的突触同时活跃时,才会出现尖峰。这样的尖峰向细胞体移动,在那里它们可以触发另一个电压脉冲--动作电位"。

场所细胞以固定的时间间隔产生动作电位。它们这样做的速度可以有很大差异。然而,当小鼠在一个新环境中确定自己的方向时,它们的位置细胞总是以一种特殊的节奏进行振荡--然后它们每秒产生五到十个电压脉冲。这种节奏导致神经细胞释放某些信使物质。而这正是星形胶质细胞发挥作用的地方。它们有传感器,这些信使物质与之对接,并反过来释放一种叫做D-丝氨酸的物质。

"然后D-丝氨酸迁移到地方细胞的树突,"Bohmbach解释说。"在那里,它确保树突尖峰可以更容易地发展,也更强大。当小鼠处于定位模式时,这使得它们更容易存储和识别新的位置。这类似于一个出租车司机集中精力在市中心导航,并记住不断变化的位置。司机旁边的乘客也在看路,但他的思想在其他地方,他注意到的东西较少(然而,在这种注意现象中也有相当不同的过程)。"

"如果我们抑制小鼠中星形胶质细胞提供的帮助,它们就不太可能识别熟悉的地方,"亨内伯格说。然而,这并不适用于那些特别相关的地点--例如,因为它们构成了潜在的危险。这些地方继续被动物们避开。"因此,我们发现的机制控制了存储或识别位置信息的阈值。这些结果为记忆如何工作和被控制提供了一个新的见解。从中期来看,它们也可能有助于回答某些形式的记忆障碍如何发展的问题。"

这些研究成果也是大学内部富有成效的合作的体现。"如果没有与海因茨-贝克教授在实验癫痫学和认知科学研究所的实验室,特别是他的同事尼古拉-马萨拉博士和托拉尔夫-奥皮茨博士的深入合作,这些成果是不可能实现的,"亨内博格强调。

关键词: 啮齿动物 神经科学

责任编辑:FG003

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