【腦客中國·科研】徐春：學(xué)習(xí)記憶的海馬環(huán)路機(jī)制

2023年9月6日晚20點(diǎn)，中國科學(xué)院腦科學(xué)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(xué)習(xí)記憶的海馬環(huán)路機(jī)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(jī)會來跟大家交流我們最近的一些研究成果。

1、學(xué)習(xí)記憶與海馬

今天主要是和大家聊一下學(xué)習(xí)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(jī)制。 今天的報告還是比較學(xué)術(shù)化的，我會先做一點(diǎn)比較科普的介紹，然后再展開我們具體的科學(xué)研究。

學(xué)習(xí)記憶和海馬它們的關(guān)系可能很多同學(xué)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(yùn)動式的學(xué)習(xí)。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(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞。如示意圖中所示，其中紅色的點(diǎn)就代表著細(xì)胞放電的位置。 當(dāng)動物到達(dá)一個特定的位置之后，海馬細(xì)胞就會有一個特定的發(fā)放，這個被認(rèn)為是編碼位置非常好的瞬間機(jī)制。

2、LTP與LTD

學(xué)習(xí)記憶中最常見到的細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制之一是長時程增強(qiáng)，英文叫l(wèi)ong-term potentiation（LTP）。兩位挪威的科學(xué)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(dāng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)，甚至還可以到達(dá)一個小時或者幾天更久。

LTP因此是最早被認(rèn)為可能能夠解釋學(xué)習(xí)記憶的一個細(xì)胞生物學(xué)機(jī)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(qiáng)度，就可以達(dá)到一個儲存記憶的效果。

如果突觸連接一味的增強(qiáng)，那可能到最后會變成超負(fù)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(jī)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?，而另外一個沒有經(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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