Zhejiang Üniversitesi: Üçüncü "Bilim" bu yıl burada
Hafıza, beynin en önemli işlevlerinden biridir ve insanlar tarafından en çok çalışılan beyin işlevlerinden biridir. Anılar her an oluyor ve unutmak bir gölge gibidir.
Hipokampus, talamus ile medial temporal lob arasında yer alır ve hafızanın kodlanması ve depolanmasından sorumlu önemli bir beyin bölgesidir. Burada hafıza bilgisi, hafızaya baskılı hücreler adı verilen bazı nöronlarda kodlanır. Bilimsel araştırmaların gelişmesiyle birlikte araştırmacılar, damgalanmış hücrelerin yeniden etkinleştirilmesinin bellek çıkarmanın "motoru" olduğunu ve damgalanmış hücreler arasındaki sinaptik bağlantıların bellek depolamak için "depo" olduğunu keşfettiler.
Hipokampustaki hafıza zamanla nasıl kaybolur? Bu konu bilim camiasında tam olarak incelenmemiştir. Araştırmacı Gu Yan ve Zhejiang Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden araştırmacı araştırmacı Wang Lang'ın araştırma grubu, 3 yıldan fazla süren sıkı çalışmanın ardından ilk kez bağışıklık için kullanılan mikroglia'nın sinapsları temizleyerek hafızayı unutmaya neden olduğunu keşfetti ve tamamlayıcı sinyal yolunun dahil olduğunu keşfetti. Mikroglial hücre aracılı unutma, bellek damgalama hücrelerinin aktivitesine bağlıdır.
Bu araştırma, 7 Şubat'ta Pekin saatiyle en iyi uluslararası bilim dergisi Science'ta çevrimiçi olarak yayınlandı. Makalenin ortak ilk yazarları 2016 doktora öğrencisi Wang Chao ve 2017 doktora öğrencisi Yue Huimin ve makalenin ilgili yazarları araştırmacı Gu Yan ve yardımcı araştırmacı Wang Lang.
Unutulan "unutuldu"
Hafıza ve unutma, bir madalyonun iki yüzü gibidir, birbirinden ayrılamaz. Ancak uzun zamandır, araştırmacılar her zaman insan beyni hafızasının oluşturulması, depolanması ve geri çağrılmasına büyük ilgi gösterdiler ve araştırma nispeten derinlemesine yapıldı, ancak unutma fenomenine çok fazla ilgi gösterilmedi. Bellek kaybının nedenleri tartışılırken bile, çoğunlukla bellek depolama ve geri çağırma sürecinde ortaya çıkan sorunlar açısından değerlendirilir.
Unutmak "unutuldu". Ancak Gu Yan bu konuyu çok merak ediyordu ve şaka yaptı: "Hafızam kötü, bu yüzden unutma çalışmasıyla çok ilgileniyorum."
Ne kadar hafıza tutulduğu nasıl anlaşılır? Araştırma grubu, fare bellek unutma deneyinde klasik koşullu korku bellek davranış modelini kullandı. Araştırmacılar, ortamın anılarını oluşturmaları için bir sahnedeki farelere elektrik şoku uyguladılar. 35 gün sonra, elektrik şoku alan farelerin tekrar bu sahneye dönmesine izin verin ve farelerin elektrik çarpmasının acısını hatırlayıp hatırlamayacağını ve korku gösterip göstermeyeceğini görün.
"Bu davranışsal paradigma başlangıçta korkulu davranışların anısını tespit etmek için kullanıldı, ancak başka bir açıdan unutmaktır." Dedi Gu Yan, normal fareler her zaman çevreyi merak eder ve etrafta hareket eder, ancak korku hatıraları varsa, bu Korku nedeniyle orada kalacak (yani donma durumu), "Farelerin zaman birimi başına hareketsiz kaldığı süreyi hesaplayarak farelerin hafıza tutulmasını ölçüyoruz."
Şekil 1. Hafızanın unutulması zamanla kademeli olarak gerçekleşir. Araştırmacılar, 35 günlük eğitimden sonra, farelerin donma süresinin 5 gündeki test sonuçlarından önemli ölçüde daha düşük olduğunu buldular, bu da süre ne kadar uzun olursa, hafıza unutmanın o kadar önemli olduğunu gösteriyor.
Bir "dedektif" gibi araştırma yapın
Farelerdeki deneylerden araştırmacılar, hafızanın zamanla azaldığını buldular. Hipokampusta hafızanın çıkarılmasının ana yolu, bu hafıza bilgilerini kodlayan hafızaya damgalanmış hücrelerin aktivasyonudur. Araştırmacılar, hafızaya sahip hücreleri işaretleyerek, unutmanın, damgalanmış hücrelerin aktivasyon hızındaki bir azalmaya eşlik ettiğini keşfettiler. Peki baskılı hücrelerin aktivasyon hızının düşmesine ne sebep oldu? Araştırmacılar, beyin mikrogliasındaki başka bir hücre tipine odaklandılar.
Microglia, toplam beyin hücresi sayısının yaklaşık% 10-15'ini oluşturur. Bilim adamları daha önce mikroglianın merkezi sinir sistemindeki ana bağışıklık hücreleri olduğunu belirlemişti. Beyin yaralandığında ve enfeksiyon kaptığında ve bakteriler kortekse girdiğinde, mikroglia önemli bir "koruma" olarak "düşmana direnmek ve onu öldürmekten" sorumludur. Giderek daha fazla çalışma, mikroglianın sadece sinir sisteminin bağışıklık düzenlemesine katılmakla kalmayıp, aynı zamanda sinir sistemi, nöronal aktivite ve sinirsel devre fonksiyonunun gelişimini düzenlemede önemli bir rol oynadığını göstermiştir.
Araştırmacılar, beyindeki mikrogliayı spesifik olarak ortadan kaldırdılar ve sadece unutmanın bastırılmadığını, aynı zamanda damgalanmış hücrelerin yeniden aktivasyon hızındaki azalmanın da bastırıldığını buldular. "Bu keşif aslında çok tesadüfi. Hafıza oluşumu ve geri çağırma, kaygı vb. Dahil olmak üzere mikroglia temizleyen fareler üzerinde bir dizi deney yaptık, ancak sonuçların hafızayı unutmada çok önemli bir etkisi var." Farelerin korku tepkisi kontrol grubuna göre daha belirgindi ve statik durumda geçirilen süre, kontrol farelerinin iki katından daha fazlaydı. Bu amaçla, araştırma ekibi derinlemesine deneyler yapmaya devam etti ve mikroglia çıkarıldığında, hafızaya sahip hücrelerin aktivasyonunun artık önemli ölçüde azalmadığını buldu.
Şekil 2. Mikroglia'nın ortadan kaldırılması unutmayı bastırır. A-B: CSF-1 inhibitörü PLX3397 (PLX) mikrogliayı spesifik olarak ortadan kaldırmak için kullanıldıktan sonra, farelerin unutulması engellendi. C-D: PLX, unutmanın eşlik ettiği imprinted hücrelerin aktivasyon hızındaki azalmayı inhibe etti.
Mikroglia, hafızaya sahip hücrelerin aktivasyonunu etkilediğine ve unutmaya neden olduğuna göre, baskılı hücrelerin aktivasyon hızında bir azalmaya nasıl neden olurlar? Bellek baskı hücreleri arasındaki bilgi aktarımını kesintiye uğratarak mı? Önceki çalışmalar, mikroglianın bebek beyin gelişimindeki aşırı sinapsları ortadan kaldırabildiğini ve nöronlar arasındaki sinaptik bağlantıların dinamik değişikliklerini düzenlediğini göstermiştir. Peki, yetişkin beyninde mikroglia aynı işleve sahip mi?
Bu nedenle, araştırmacılar vakayı çözmeye devam ettiler: İmmün boyama ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme yoluyla, hipokampal mikroglianın "göbeğinde" sinaptofizin molekülleri gibi sinaptik spesifik bileşenler olduğunu buldular, sinaptofizin molekülleri presinapslarda ve postsinapslarda. Mikroglia'da lizozomlarla birlikte lokalizasyon (ortak lokalizasyon: iki proteinin aynı uzaysal konumda bulunduğuna dair sitolojik kanıt), yetişkin hipokampusundaki mikrogliaların hala "yeme" süreçlerine sahip olduğunu gösterir. Yapıya dokunma yeteneği. Farelerde mikroglianın fagositozu bastırıldığında, hafızanın unutulması önemli ölçüde engellendi. Bu sonuçlar, mikroglia'nın sinapsları "yiyerek" unutmaya aracılık ettiğini göstermektedir.
Şekil 3. Presinaptik protein sinaptofizin (Syn, A) ve postsinaptik protein PSD95 (B) gibi sinaps spesifik bileşenler mikroglia'da bulunur ve mikroglia lizozomal markörlerle ilişkilendirilir Lamp1 eş standardı.
Unutma mekanizması
Moleküllerin "gezinmesi" ile başlayın
Araştırmacılar hafızanın, damgalanmış hücrelerden oluşan "yol" üzerinde etkinleştirildiğini ve iletildiğini keşfettiler.Yazılmış hücreler arasındaki sinapslar, sadece yollar arasındaki "köprü" değil, aynı zamanda hatıraları depolamak için "depo" dur. Mikroglia bir "yıkım ekibi" gibidir. "Köprü" kaldırılır ve içinde depolanan hafıza bilgisi aktarılamaz, bu da sonunda hafızanın unutulmasına yol açar.
Öyleyse, başlangıçta beynin "yarı zamanlı" "savunma askerleri" olan mikroglia'yı "yıkım ekibi" haline getiren spesifik moleküler mekanizma nedir? Araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü mikroskopi yoluyla, tamamlayıcı molekül C1q'nin yalnızca imprinted hücrelerin bazı dendritik dikenleri ile birlikte lokalize olmadığını, aynı zamanda PSD95 ile birlikte mikroglia lizozomlarında da bulunduğunu buldular, bu da kompleman sinyal yolunun mikroglia aracı olabileceğini düşündürmektedir. Hafıza lekesi hücrelerinin sinapslarının hücreler tarafından ortadan kaldırılması.
Karşılaştırma yoluyla, araştırmacılar, damgalanmış hücrelerde tamamlayıcı sinyal yolunun bloke edilmesinin, hafızayı unutmayı ve damgalı hücrelerin aktivasyon oranındaki azalmayı çok etkili bir şekilde engelleyebileceğini buldular. C1q-tamamlayıcı sinyal yolu, mikroglia hedefe hedeflenip saldırıya uğrayabilmek için, bir avcının yavru köpeği gibidir, hafızası baskılı hücrelerin bazı sinapslarını arar ve işaretler. yarı.
"İncelemeyi unutmak kolay değil"
Bilimsel kanıtlarla
Hayatta sağduyu, yeni bir bilgi öğrenmek, her zaman gözden geçirirseniz, unutmak kolay değildir ve onu gözden geçirmezseniz, yakında unutursunuz.
Araştırmacılar bunu deneylerle kanıtladılar. Araştırma ekibi, özellikle farmakolojik genetik reseptörleri bellek izleme hücrelerine dahil etti. CNO ilacının enjekte edilmesinden sonra, hafıza damgalama hücrelerinin aktivitesi seçici olarak inhibe edilebilir ve bu da onları daha az heyecanlandırır. Şu anda araştırmacılar, tıpkı gözden geçirmeden unutmanın kolay olduğu gibi, hafızanın unutulmasının hızlandırıldığını keşfettiler. Ve bu hızlandırılmış unutma, mikroglia kaldırılarak veya kompleman yolunu bloke ederek de engellenebilir.
Başka bir perspektiften, gözden geçirme, sanki sinaps köprüsü betonarme ile güçlendirilmiş gibi, bellek baskılı hücreleri ve karşılık gelen sinapsları daha aktif hale getirmektir. Gözden geçirilmezse, "köprü" uzun süre bakıma muhtaç hale gelecek ve microglia "yıkım ekibi" tarafından tanınacak ve yıkılacaktır.
Mikroglianın sinaptik temizlenmesi, unutmaya aracılık eden evrensel bir mekanizma olabilir
Hipokampusun dentat girusu sürekli olarak nörogenez (nörogenez) adı verilen yeni nöronlar üretebilir. Science dergisinde yer alan önceki bir rapora göre, dentat girustaki yeni nöronların sürekli entegrasyonu, hipokampal nöral devrede çok sayıda sinapsın yeniden düzenlenmesine ve değiştirilmesine yol açacak ve bu da özellikle bebeklik döneminde önceden kurulmuş anıların unutulmasına neden olacaktır. Mikroglia aracılı unutma ve nörogenez aracılı unutma arasındaki ilişkiyi bulmak için, araştırmacılar aynı anda hipokampal nörojenezi ve mikrogliayı manipüle ettiler ve mikrogliya aracılı sinaptik klirensin her ikisinde de yer aldığını buldu Ayrıca nörogenez ile ilgisi olmayan unutmaya da katılır. Bu nedenle, mikroglianın sinaptik fagositozu, nörojenez olmayan beyin bölgelerinde veya nörojenezden yoksun memeli beyinlerinde unutmaya aracılık eden daha yaygın bir mekanizma olabilir.
Gu Yan, araştırmaların derinleşmesiyle birlikte gelecekte hastalıkların neden olduğu hafıza kaybı ve hafıza kaybına dair daha net bir anlayış olabileceğini söyledi. Uzun vadede, bu çalışma aynı zamanda uzun süreli belleğin sağlamlaştırılması ve kötü hatıraların ortadan kaldırılması için ileriye dönük bir temel sağlar.
İnceleme uzmanı, bu çalışmanın "mükemmel deneysel tasarım ve stratejilere" sahip olduğunu ve "ilginç ve önemli keşifler" yaptığını belirtti.
Bu çalışma, Zhejiang Üniversitesi Tıp Fakültesi Temel Tıp Bölümü Gu Yan Laboratuvarı ve Zhejiang Üniversitesi Tıp Fakültesi Sistem Nörobilim ve Bilişsel Bilimler Enstitüsü Wang Lang Laboratuvarı tarafından ortaklaşa tamamlandı. Bu çalışma, Zhejiang Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden Wang Liang, Wang Xiaodong, Sun Binggui, Shi Peng gibi öğretmenler tarafından güçlü bir şekilde desteklendi. Aynı zamanda araştırma, Çin Halk Cumhuriyeti Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın temel araştırma ve geliştirme programı, Zhejiang Doğa Bilimleri Vakfı ve Zhejiang Üniversitesi Yüz Yetenek Programı'nın başlangıç finansmanı tarafından finanse edildi.
