科學(xué)家們使用光遺傳技術(shù)刺激特定的腦細(xì)胞,以增加動(dòng)物模型中與記憶和情緒處理相關(guān)的神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)元的產(chǎn)生。
北卡羅萊納大學(xué)5月16日消息
我們?nèi)祟愂チ怂季S的敏銳度,這是衰老的一個(gè)不幸的副作用。對(duì)于患有神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病和帕金森病)的人來說,認(rèn)知功能的喪失往往伴隨著焦慮等情緒障礙,這是一種痛苦的經(jīng)歷。抑制認(rèn)知能力下降和焦慮的一種方法是刺激新神經(jīng)元的生成。北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院(University of North Carolina School of Medicine)的科學(xué)家首次以小鼠體內(nèi)的一種特定神經(jīng)元為靶點(diǎn),以增加神經(jīng)干細(xì)胞的生成,并刺激新的成年神經(jīng)元的生成,從而影響行為。
成年新生的神經(jīng)元,負(fù)責(zé)記憶和情緒調(diào)節(jié)
《自然-神經(jīng)科學(xué)》(Nature Neuroscience)雜志報(bào)道,以這些細(xì)胞為靶點(diǎn),調(diào)節(jié)了小鼠的記憶提取和焦慮樣行為。本質(zhì)上,北卡羅來納大學(xué)的科學(xué)家們增強(qiáng)了下丘腦和海馬體細(xì)胞之間的電活動(dòng),以產(chǎn)生新的神經(jīng)元——這是一個(gè)重要的過程,稱為神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)。
研究于2022年5月6日發(fā)表在《Nature Neuroscience》(最新影響因子:24.884)雜志上
“以下丘腦神經(jīng)元為靶點(diǎn),增強(qiáng)成人海馬神經(jīng)發(fā)生,不僅有利于大腦功能,”資深作者、藥理學(xué)副教授宋娟(音譯)博士說,“而且還具有治療與各種大腦疾病相關(guān)的認(rèn)知和情感缺陷的潛力?!?/p>
我們一生中攜帶的大多數(shù)神經(jīng)元都是在我們出生之前產(chǎn)生的,在幼年時(shí)期就形成組織了。但這種神經(jīng)發(fā)生會(huì)持續(xù)到成年期并貫穿一生。事實(shí)上,認(rèn)知能力下降和焦慮,甚至阿爾茨海默病等疾病的原因之一,就是神經(jīng)發(fā)生的暫停。
宋博士是北卡羅來納大學(xué)神經(jīng)科學(xué)中心的一名成員,她一直在研究腦細(xì)胞之間的詳細(xì)相互作用,這些相互作用使神經(jīng)發(fā)生得以順利進(jìn)行。她知道成人海馬體的神經(jīng)發(fā)生在記憶和情緒處理中扮演著重要的角色,而神經(jīng)回路活動(dòng)(想想“電活動(dòng)”)以一種不斷變化的方式調(diào)節(jié)著這一過程。
沒有人知道的是,這種神經(jīng)回路的活動(dòng)是否可以被操縱,以刺激神經(jīng)發(fā)生,使其效果被視為一種行為的改變,比如更好的記憶或更少的焦慮。
為了觀察調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)的效果,宋博士實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了由共同第一作者 Ya-Dong Li 博士和 Yan-Jia Luo 博士領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn),他們都是博士后。他們?cè)谝粋€(gè)叫做上乳頭狀核(SuM)的小的腦結(jié)構(gòu)中使用了光遺傳學(xué)(本質(zhì)上是一種用光來觸發(fā)神經(jīng)元活動(dòng)的方法)。SuM 位于大腦的下丘腦區(qū)域,它幫助管理從認(rèn)知到運(yùn)動(dòng)和睡眠/覺醒的事情。
當(dāng)宋博士的研究人員長(zhǎng)期刺激 SuM 神經(jīng)元時(shí),他們發(fā)現(xiàn)在多個(gè)階段都能促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。他們觀察到神經(jīng)干細(xì)胞產(chǎn)生的增加,以及具有增強(qiáng)特性的成年新生神經(jīng)元的產(chǎn)生。這些新神經(jīng)元的化學(xué)遺傳學(xué)刺激然后改變了記憶和焦慮樣行為。
“我們還表明,當(dāng)小鼠在其環(huán)境中經(jīng)歷新事物時(shí),SuM 神經(jīng)元的反應(yīng)非常靈敏,”宋博士說,“事實(shí)上,在一個(gè)新的環(huán)境中,小鼠需要這些細(xì)胞來進(jìn)行神經(jīng)發(fā)生?!?/p>
受損的成人海馬神經(jīng)發(fā)生與許多病理狀態(tài)相關(guān),如衰老、神經(jīng)退行性疾病和精神障礙,“因此,”宋博士補(bǔ)充說,“以下丘腦神經(jīng)元為靶點(diǎn),增強(qiáng)成人海馬神經(jīng)發(fā)生不僅有利于大腦功能,而且還具有治療與各種大腦疾病相關(guān)的認(rèn)知和情感缺陷的潛力?!?/p>
創(chuàng)立于1789年的北卡羅萊納大學(xué)
參考文獻(xiàn)
Source:University of North Carolina Health Care
Stimulating brain circuits promotes neuron growth in adulthood, improving cognition and mood
Reference:
Li, YD., Luo, YJ., Chen, ZK. et al. Hypothalamic modulation of adult hippocampal neurogenesis in mice confers activity-dependent regulation of memory and anxiety-like behavior. Nat Neurosci 25, 630–645 (2022). https://doi.org/10.1038/s41593-022-01065-x
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