2023年9月6日晚20點，中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員徐春作為腦客中國科研第115位講者為大家?guī)碇黝}為《學習記憶的海馬環(huán)路機制》的報告。以下為直播內(nèi)容節(jié)選：
謝謝主持人的介紹，非常高興有這個機會來跟大家交流我們最近的一些研究成果。
1、學習記憶與海馬
今天主要是和大家聊一下學習記憶這樣一個話題。 我們是做基礎(chǔ)科研的相關(guān)研究，主要聚焦的是大腦海馬腦區(qū)的神經(jīng)環(huán)路機制。 今天的報告還是比較學術(shù)化的，我會先做一點比較科普的介紹，然后再展開我們具體的科學研究。
學習記憶和海馬它們的關(guān)系可能很多同學都知道，它們關(guān)系的發(fā)現(xiàn)主要是和一個叫H M的病人有關(guān)。 1953年，他在經(jīng)過了一場癲癇手術(shù)后，去除了海馬腦區(qū)，表現(xiàn)出來一些非常典型的臨床特征。他不能形成新的記憶，但是還能保持舊的記憶以及可以做一些運動式的學習。從那時開始， 大家就已經(jīng)關(guān)注到了海馬腦區(qū)對我們學習記憶的重要性。
我們課題組另外比較感興趣的是跟空間導(dǎo)航有關(guān)系的研究。1971年，John O' Keefe實驗室的做出了一個大腦GPS系統(tǒng)，可以在海馬里面看到位置細胞。如示意圖中所示，其中紅色的點就代表著細胞放電的位置。 當動物到達一個特定的位置之后，海馬細胞就會有一個特定的發(fā)放，這個被認為是編碼位置非常好的瞬間機制。
2、LTP與LTD
學習記憶中最常見到的細胞生物學機制之一是長時程增強，英文叫l(wèi)ong-term potentiation（LTP）。兩位挪威的科學家1973年在麻醉的兔子上面做了相關(guān)研究，能夠看到突觸刺激所帶來的反應(yīng)。 從示意圖當中我們可以看到海馬腦區(qū)的記錄，在經(jīng)過一段時間的基線記錄之后，受到一個強值或者高頻率的刺激，反應(yīng)就會變得很大，然后再慢慢退回到一個維持的狀態(tài)。 仍然是比他的這個基線水平要高，而且持續(xù)時間可以超過半個小時。 如果在體內(nèi)做實驗，甚至還可以到達一個小時或者幾天更久。
LTP因此是最早被認為可能能夠解釋學習記憶的一個細胞生物學機制。 它不需要去形成新的神經(jīng)元連接，突觸連接，它只需要改變他們的突出強度，就可以達到一個儲存記憶的效果。
如果突觸連接一味的增強，那可能到最后會變成超負荷，甚至整個系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。 所以大家都在想，應(yīng)該也有一個減弱突觸連接的機制。1992年，Dudek and Bear用低頻刺激一段時間后，發(fā)現(xiàn)被刺激的通路反應(yīng)變?nèi)趿耍硗庖粋€沒有經(jīng)過低頻刺激的通路維持的很好。 這就是LTD的概念。
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