生物通報(bào)道  當(dāng)人們經(jīng)歷新事件時，大腦會通過改變神經(jīng)元之間連接線路的方式將其編碼形成記憶。這一過程需要開啟神經(jīng)元中的許多基因。近日來自麻省理工麥戈文腦科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家們找到了控制這一復(fù)雜過程的主基因。研究結(jié)果揭示了一些支持記憶形成的分子，這些發(fā)現(xiàn)或可幫助神經(jīng)學(xué)家們確定特定記憶在大腦中的確切位置。相關(guān)研究論文發(fā)表在12月23日的《科學(xué)》（Science）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是來自麻省理工麥戈文腦科學(xué)研究所的助理教授Yingxi Lin。此前的研究表明在在經(jīng)歷新事件時，一種稱為Npas4的基因會立即開啟，尤其在大腦的海馬區(qū)表達(dá)活躍。眾所周知，海馬區(qū)是長期記憶形成的關(guān)鍵大腦區(qū)域。在新研究中，Yingxi Lin及同事將研究焦點(diǎn)放在了Npas4基因上，她們發(fā)現(xiàn)Npas4還可通過激活其他一連串的基因，改變神經(jīng)元的突觸連接，影響大腦的內(nèi)部神經(jīng)線路。
為了研究記憶形成的遺傳機(jī)制，研究人員對一種稱為情景恐懼訓(xùn)練的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行了研究：當(dāng)小鼠進(jìn)入到特定的暗房中時，給予它們溫和電擊。在幾分鐘后，這些小鼠就學(xué)會了對暗房產(chǎn)生恐懼，當(dāng)它們再次進(jìn)入該房間時，它們會嚇得僵持不動。當(dāng)他們敲除Npas4基因時，研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠無法記憶它們的恐懼訓(xùn)練。且這一效應(yīng)僅受到海馬CA3區(qū)的影響。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)Npas4基因在訓(xùn)練的最初期階段即被打開，且主要是在海馬的CA3區(qū)域激活。“這將Npas4與許多其他的活性控制基因區(qū)分開來，”Yingxi Lin說：“大部分的活性控制基因可受到各種不同類型的刺激誘導(dǎo)激活，因此并非是一種特異性的記憶。”
“我們認(rèn)為Npas4充當(dāng)了一個觸發(fā)因子，在大腦的適當(dāng)位點(diǎn)依次激活大量的下游靶因子。最終通過改變突觸抑制的方式或是其他某種我們還未了解的過程，修改了突觸改變，”文章的首作者、Yingxi Lin實(shí)驗(yàn)室研究生Kartik Ramamoorthi,說。到目前為止，研究人員還只識別出少數(shù)幾個由Npas4控制的基因，但他們懷疑有可能存在數(shù)百個之多。因?yàn)镹pas4是一種轉(zhuǎn)錄因子，因此能夠?qū)ζ渌�基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明Npas4結(jié)合到了特異基因的激活位點(diǎn)，操縱RNA聚合酶II啟動基因轉(zhuǎn)錄。
接下來，研究人員打算進(jìn)一步地篩查Npas4調(diào)控基因。他們還打算下一步研究在記憶提取時，是否如記憶形成時一樣相同的神經(jīng)元開啟了Npas4基因，這將有助于他們找到儲存某些特定記憶的確切神經(jīng)元。

 “我們正在探求記憶形成的過程，并且我們相信利用Npas4能為我們指明記憶形成的位置。由于它是以特異的方式開啟的，我們或可基于此標(biāo)記出相關(guān)的細(xì)胞，找到大腦中記憶存在的位置，”Ramamoorthi說。
（生物通：何嬙）

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生物通推薦原文摘要：

Npas4 Regulates a Transcriptional Program in CA3 Required for Contextual Memory Formation
The rapid encoding of contextual memory requires the CA3 region of the hippocampus, but the necessary genetic pathways remain unclear. We found that the activity-dependent transcription factor Npas4 regulates a transcriptional program in CA3 that is required for contextual memory formation. Npas4 was specifically expressed in CA3 after contextual learning. Global knockout or selective deletion of Npas4 in CA3 both resulted in impaired contextual memory, ａnd restoration of Npas4 in CA3 was sufficient to reverse the deficit in global knockout mice. By recruiting RNA polymerase II to promoters ａnd enhancers of target genes, Npas4 regulates a learning-specific transcriptional program in CA3 that includes many well-known activity-regulated genes, which suggests that Npas4 is a ｍaster regulator of activity-regulated gene programs ａnd is central to memory formation.

來源：生物通