拉斯维加斯著名贝拉吉奥喷泉旁发生枪击事件,2人死亡

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健康解锁记忆:表观遗传学对记忆形成的影响

解锁记忆:表观遗传学对记忆形成的影响

在一项提高我们对记忆创建知识的关键研究中,研究人员揭示了染色质的灵活性——细胞内组织的DNA——显著决定了哪些神经元参与形成特定的记忆。

当我们创建一个新的记忆时,大脑会经历物理和功能上的变化,统称为“记忆痕迹”。这个记忆痕迹展示了在记忆建立和随后的回忆过程中,神经元所发生的不同活动模式和结构变化。

那么,大脑是如何“选择”哪些神经元参与记忆痕迹的呢?虽然早期研究指出神经元固有的兴奋性是影响因素,但传统的学习理解在很大程度上忽视了神经元的细胞核,它的指挥中心。在细胞核内存在一个未被探索的维度:表观遗传学。

每个生物体的细胞都包含相同的遗传物质,编码在其DNA中;然而,各种细胞类型——例如皮肤、肾脏或神经细胞——表达不同的基因集合。表观遗传学是指细胞在不改变DNA序列本身的情况下调节基因活动的方法。

最近,EPFL的科学家在神经科学家Johannes Gräff的指导下,研究了表观遗传学是否会影响神经元在记忆形成中的选择。他们的研究涉及小鼠,发表于Science,表明神经元的表观遗传状态对其参与记忆编码有重要影响。“我们正在从DNA中心的角度揭示记忆创建的初始阶段,”Gräff说。

Gräff及其团队研究了表观遗传变量是否会影响神经元的“记忆”能力。当一个神经元的细胞核中的DNA放松并解开时,它被认为是表观遗传学上开放的;而紧密打包时则被认为是关闭的。

研究人员发现,处于开放染色质状态的神经元更可能加入“记忆痕迹”,代表在新的学习体验中表现出电活动的有限神经元组。在事实上,那些具有开放染色质配置的神经元还表现出更高的电活动。

EPFL团队随后利用病毒引入表观遗传酶,人工创造神经元中的开放状态。他们观察到,接受这种处理的小鼠增强了学习能力。相反,采用一种将神经元DNA压缩的方法则消除了小鼠的学习能力。

这些结果为学习过程提供了新的见解,考虑到了神经元细胞核内的变化,并最终可能导致旨在增强学习的治疗。Gräff详细说明:“这项研究改变了当今神经科学关于学习和记忆的主流观点,后者主要强调突触可塑性,强调发生在神经元细胞核及其DNA内的事件的重要性。考虑到许多认知障碍,包括阿尔茨海默病和创伤后应激障碍,都是与功能失调的表观遗传机制有关,这一点尤为重要。”