新生大脑细胞调节学习与记忆

2008年1月30日

新生大脑细胞调节学习与记忆

2008年1月30日

加州拉霍亚——在体力与脑力锻炼的促进下，神经干细胞在一生中会持续产生新的神经元，但这些新生的神经元的确切功能一直是争论的焦点。通过移除一个维持神经干细胞增殖状态的基因主控开关，索尔克生物研究所的研究人员终于获得了一些确切的答案。.

没有成人神经发生——字面意思是“神经元的诞生”——基因工程小鼠变成了“学习迟缓者”，它们在水中迷宫中导航和记忆水下平台位置方面遇到了困难，索尔克调查人员于1月30日在《每日科学》杂志上报道。 自然出版集团（Nature Publishing Group）在线版. 研究人员表示，研究结果表明，有一天，研究人员或许能够通过口服药物刺激神经发生，从而影响记忆功能。.

“我们的研究直接证明了神经发生在一个明确的过程中，即空间记忆的获得和存储中扮演着重要角色，”霍华德·休斯医学研究所研究员说。 罗纳德·M·埃文斯, 索尔克研究所基因表达实验室的教授，他与索尔克研究所的同事们一起 弗雷德·H·盖奇, ，博士，遗传学实验室教授，指导了这项研究。.

“这项发现使我们处于一个崭新且重要的位置，能够利用基于干细胞的疗法来改善阿尔茨海默病等伴有记忆丧失的神经退行性疾病的大脑功能，”埃文斯说。.

在早期的合作中，埃文斯和盖奇曾发现，一种所谓的孤儿受体TLX对于维持成年神经干细胞处于未分化、增殖状态至关重要。孤儿受体在结构上与介导类固醇和甲状腺信号传导的著名激素受体相关。相比之下，TLX的调控分子尚未确定。.

现在，萨尔克研究所的团队想进一步了解 TLX 的生物学特性和功能。然而，全局删除 TLX 会导致各种发育问题，因此博士后研究员、第一作者 Chun-Li Zhang 博士不得不设计一种策略，以控制在培养皿中培养的神经干细胞以及活体动物中关闭编码 TLX 的基因的时机。当他在不含编码 TLX 的基因的小鼠神经干细胞中培养时，这些细胞的增殖率骤降，数百个基因的活性也发生了变化。.

张解释道，“这项实验证实了TLX会特异性地诱导维持神经干细胞处于干细胞状态所必需的基因程序，” 这为萨尔克的研究者们提供了一个完美的工具，用以追踪新生神经元对正常大脑功能的影响——这是Gage特别感兴趣的一个问题。.

“过去，抑制神经发生的手段，例如阻断所有细胞分裂的放射线和有丝分裂抑制剂，都比较粗糙，”他说。“所以，也许并不令人意外的是，文献充满了矛盾的结果。”

成年哺乳动物大脑的两个小区域会持续生成新的脑细胞或神经元，这两个区域是：处理气味的嗅球，以及参与记忆形成和学习的海马体中心部分。其中一些新生细胞在出生后不久就会死亡，但许多会功能性地整合到周围的脑组织中。它们的生死受到动物经验的调控。.

张结合了小鼠遗传学和基因转移技术，通过基因工程改造出了能够特异性删除成年小鼠大脑中TLX的小鼠，从而关闭了神经发生。然后，他让这些小鼠通过了一系列标准的行为测试。.

但在一项测试中，这些老鼠都表现出色：莫里斯水迷宫。这是一种常见的行为测试，老鼠需要依靠周围墙壁上的视觉线索来寻找并记住隐藏在浑浊水池中的水下平台的位置。这项任务需要许多认知能力，包括分析能力、学习和记忆能力以及制定策略的能力。.

张博士设计的测试越困难，经过改造的小鼠在导航迷宫和记住平台位置方面就越困难。“小鼠表现出学习和记忆缺陷，”他说。“并非它们没有学会，只是学习任务的速度较慢，而且记忆能力不如正常小鼠，”张博士观察道。.

“无论这些新神经元在做什么，它们都没有控制这些动物是否学习，”盖奇解释道。“但是，这些新细胞正在调节它们解决问题时使用的效率和策略。”

研究助理邹玉华（理学硕士）和博士后研究员何伟民（哲学博士）也为该研究做出了贡献，他们同在Salk研究所基因表达实验室工作。.

加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物学研究所（Salk Institute for Biological Studies）是一个独立的非营利组织，致力于在生命科学领域做出基础性发现，改善人类健康，并培养未来的研究人员。其脊髓灰质炎疫苗几乎根除了1955年令人衰弱的脊髓灰质炎疾病的乔纳斯·索尔克医学博士于1965年创立了该研究所，得到了圣地亚哥市赠送的土地以及“March of Dimes”组织的财政支持。.