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Nature揭示:支配爱情的多巴胺,如何调控大脑遗忘机制

生物探索

作者|王木木 来源|生物探索(ID:biodiscover)

你是不是总会从客厅走到卧室后就突然忘了要做什么,或者跟朋友聊天时忽然忘记想说什么,而往往过几分钟又会重新想起来?这种被称为短暂遗忘的行为,其神经生物学机制目前还不清楚。

近日,来自美国斯克里普斯研究所的研究人员在《Nature》上发表了题为Dopamine-based mechanism for transient forgetting的研究成果,发现大脑利用神经递质多巴胺通过PPL1-α2α′2-DAMB通路来引起短暂的遗忘,而一段时间后记忆又会自发地恢复。

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https://doi.org/10.1038/s41586-020-03154-y

为了探索导致短暂遗忘的神经生物学机制,研究人员对模式生物果蝇进行了周期间隔性的厌恶性嗅觉条件反射刺激,使其对该刺激具有长期记忆(LTM),然后使用气流、电击或蓝光短暂的刺激果蝇,发现该部分记忆表达会随着刺激强度的增加而减弱。但1 h 后LTM的表达又以显著水平重新出现。

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外部刺激会暂时破坏LTM的恢复

大脑半球的后外侧前脑1区(PPL1)中含有12个多巴胺神经元(DAN),其中γ2α'1蘑菇体神经元(MBN)能够通过接收PPL1中的DAN信息,介导大脑的长期遗忘,因此,研究人员猜测在大脑半球PPL1中的DAN可能也参与介导短暂遗忘。

于是在进一步实验中,研究人员对这12个DAN进行了强力而长时间的热刺激,发现DAN被物理刺激后,LTM的表达同样显著降低,且观察到来自PPL1 DAN的突触输出被抑制。通过单独刺激α2α'2蘑菇体神经元(与参与主动遗忘的γ2α'1区域不同)对应的PPL1中单一DAN,研究人员发现是PPL1-α2α'2这对神经元专门负责这种短暂失忆。

PPL1-α2α'2引起的记忆暂时中断预示着传播短暂遗忘信号的多巴胺受体的存在。先前研究发现DAMB受体参与转导主动遗忘相关的γ2α'1蘑菇体神经元–DAN信号,因此,研究人员猜测神经元伸出的轴突上分布着的DAMB可能是介导PPL1-α2α'2中DAN引起的短暂遗忘的主要受体。

研究人员对果蝇中的DAMB进行突变后观察其中LTM的表达水平,发现LTM在测试中的所有时间点均表现出显著升高,与短暂失忆的消失预期一致。之后,研究人员使用交叉遗传学方法进一步确定了DAMB是接收PPL1-α2α'2发出的多巴胺信号的受体,同时也是短暂遗忘通路中的关键组成部分。

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PPL1 DAN与多巴胺受体DAMB结合发挥短暂的记忆抑制作用

那么,之前气流、电击或蓝光刺激果蝇后出现的短暂遗忘也是通过PPL1-α2α′2-DAMB途径发生的吗?研究人员通过抑制PPL1-α2α'2的突触输出和同时使用气流或蓝光刺激果蝇,发现对多巴胺信号输出的抑制同样也消除了外部刺激果蝇会导致的短暂遗忘反应,与未进行刺激的对照果蝇没有区别。这也说明外界干扰刺激确实会触发PPL1-α2α′2-DAMB通路,从而引起短暂的遗忘。

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气流、电击或蓝灯通过PPL1-α2α′2-DAMB通路引起短暂遗忘

该研究的通讯作者Ronald L. Davis表示:“我们现在知道记忆中有一个特定的受体从多巴胺接收短暂遗忘的信号。但是我们还不知道之后会发生什么,这种多巴胺受体的激活如何导致这种记忆阻滞的,这是我们的下一个目标。”

参考资料:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-020-03154-y

[2]https://medicalxpress.com/news/2021-01-memory-dopamine-circuit.html

编者按:本文转载自微信公众号:生物探索(ID:biodiscover)


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