長期記憶腦細胞 發現了

長期記憶的形成需要蛋白質生成。國立清華大學教授江安世所帶領的跨領域研究團隊發現,抑制腦內兩顆神經元(稱為DAL)的蛋白質新生成,就可以成功阻斷長期記憶的形成。江教授昨(13)日表示,在國科會經費補助下,研究團隊經過七年的努力,發現長期記憶的形成所需的新生蛋白質,僅發生於來自於腦中少數幾顆神經細胞內。此外,即便過去一直認為蕈狀體才是學習與記憶的中心,研究團隊卻發現,阻斷蕈狀體的數千個神經元,並不會阻斷長期記憶。

人腦中一個稱為海馬迴的地方,對於各種事件的記憶儲存非常重要。受到學習經驗的刺激時,海馬迴會提昇大腦皮質區儲存記憶的效率。雖然,果蠅許多生存基本的行為(例如學習、記憶、專注力、睡眠、探索環境等)都與人類非常相似。而這些行為也透過許多與人類相似的基因調控著。然而,果蠅腦內的神經網絡卻比人腦簡單太多了。經過不斷地研究,科學家們終於在果蠅身上建立了完整且豐富的基因工具。這些優點也成功地讓科學家,能夠藉利用果蠅來研究許多疾病的分子機制,例如阿茲海默症、帕金森氏症及亨丁頓跳舞症等。

不論是果蠅腦或是人類腦,長期記憶的形成都需要重複的學習,並且在每次學習之間給予適當的休息時間。台灣的科學家們,就是透過這種間隔式學習,來篩選損害長期記憶受損的突變種。並與聖地牙哥DartNeuroscience的TimTully博士合作,已經確認了許多長期記憶所需的基因。他們發現許多長期記憶相關基因,都會在DAL神經元被活化。利用基因工程技術,在DAL神經元內抑制這些基因活化的結果,這些基因在DAL神經元的活性便是長期記憶形成的基礎。

研究發現,DAL神經元至少有兩組長期記憶相關基因─CaMKII與period的活性,只在間隔式學習之後提高了。兩顆DAL神經元如何控制如此複雜的記憶呢?陳俊朝與他的研究夥伴發現,阻斷DAL神經元送出訊號給其他神經,會損害長期記憶的行為。而且這樣的損壞只發生在阻斷記憶重新回憶之時,而非發生在阻斷學習或是記憶固化的過程。除此之外,陳俊朝也指出,DAL神經元的軸突(輸出端)更與蕈狀體的樹突(輸入端)直接連接。

記憶形成的時候,在蕈狀體內暫時保存的電子訊號,會刺激DAL神經元的電子活性並啟動DAL內的蛋白質合成。這一連串的刺激,會改變DAL本身的結構與功能。而回憶的過程中,若再次接觸到當初學習的刺激,DAL會釋出電子訊號,加速蕈狀體內的電子活性。因此,藉由在一個複雜網路中的少數神經元(例如DAL)改變活性(例如蛋白質新生成),果蠅可以根據先前的經驗(記憶)來決定並調整自己的行為。

江安世表示:「透過找到各種『記憶神經元』,以確認更多『記憶蛋白質』。藉此,全盤地瞭解學習與記憶或是相關疾病的分子機制。也將利用各種最新發展的基因工具,來建構更完整的果蠅記憶神經網絡圖譜。而人腦是否也將記憶儲存在複雜網絡中的少數神經節點裡的蛋白質合成,則有待進一步的確認。」

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記憶力大考驗

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