科學家們使用光遺傳技術刺激特定的腦細胞，以增加動物模型中與記憶和情緒處理相關的神經(jīng)干細胞和神經(jīng)元的產(chǎn)生。
北卡羅萊納大學5月16日消息
我們?nèi)祟愂チ怂季S的敏銳度，這是衰老的一個不幸的副作用。對于患有神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病和帕金森病)的人來說，認知功能的喪失往往伴隨著焦慮等情緒障礙，這是一種痛苦的經(jīng)歷。抑制認知能力下降和焦慮的一種方法是刺激新神經(jīng)元的生成。北卡羅來納大學醫(yī)學院(University of North Carolina School of Medicine)的科學家首次以小鼠體內(nèi)的一種特定神經(jīng)元為靶點，以增加神經(jīng)干細胞的生成，并刺激新的成年神經(jīng)元的生成，從而影響行為。
成年新生的神經(jīng)元，負責記憶和情緒調(diào)節(jié)
《自然-神經(jīng)科學》(Nature Neuroscience)雜志報道，以這些細胞為靶點，調(diào)節(jié)了小鼠的記憶提取和焦慮樣行為。本質(zhì)上，北卡羅來納大學的科學家們增強了下丘腦和海馬體細胞之間的電活動，以產(chǎn)生新的神經(jīng)元——這是一個重要的過程，稱為神經(jīng)發(fā)生（neurogenesis）。
研究于2022年5月6日發(fā)表在《Nature Neuroscience》（最新影響因子：24.884）雜志上
“以下丘腦神經(jīng)元為靶點，增強成人海馬神經(jīng)發(fā)生，不僅有利于大腦功能，”資深作者、藥理學副教授宋娟（音譯）博士說，“而且還具有治療與各種大腦疾病相關的認知和情感缺陷的潛力。”
我們一生中攜帶的大多數(shù)神經(jīng)元都是在我們出生之前產(chǎn)生的，在幼年時期就形成組織了。但這種神經(jīng)發(fā)生會持續(xù)到成年期并貫穿一生。事實上，認知能力下降和焦慮，甚至阿爾茨海默病等疾病的原因之一，就是神經(jīng)發(fā)生的暫停。
宋博士是北卡羅來納大學神經(jīng)科學中心的一名成員，她一直在研究腦細胞之間的詳細相互作用，這些相互作用使神經(jīng)發(fā)生得以順利進行。她知道成人海馬體的神經(jīng)發(fā)生在記憶和情緒處理中扮演著重要的角色，而神經(jīng)回路活動(想想“電活動”）以一種不斷變化的方式調(diào)節(jié)著這一過程。
沒有人知道的是，這種神經(jīng)回路的活動是否可以被操縱，以刺激神經(jīng)發(fā)生，使其效果被視為一種行為的改變，比如更好的記憶或更少的焦慮。
為了觀察調(diào)節(jié)神經(jīng)活動的效果，宋博士實驗室進行了由共同第一作者 Ya-Dong Li 博士和 Yan-Jia Luo 博士領導的實驗，他們都是博士后。他們在一個叫做上乳頭狀核(SuM)的小的腦結構中使用了光遺傳學（本質(zhì)上是一種用光來觸發(fā)神經(jīng)元活動的方法）。SuM 位于大腦的下丘腦區(qū)域，它幫助管理從認知到運動和睡眠/覺醒的事情。
當宋博士的研究人員長期刺激 SuM 神經(jīng)元時，他們發(fā)現(xiàn)在多個階段都能促進神經(jīng)發(fā)生。他們觀察到神經(jīng)干細胞產(chǎn)生的增加，以及具有增強特性的成年新生神經(jīng)元的產(chǎn)生。這些新神經(jīng)元的化學遺傳學刺激然后改變了記憶和焦慮樣行為。
“我們還表明，當小鼠在其環(huán)境中經(jīng)歷新事物時，SuM 神經(jīng)元的反應非常靈敏，”宋博士說，“事實上，在一個新的環(huán)境中，小鼠需要這些細胞來進行神經(jīng)發(fā)生?！?/p>
受損的成人海馬神經(jīng)發(fā)生與許多病理狀態(tài)相關，如衰老、神經(jīng)退行性疾病和精神障礙，“因此，”宋博士補充說，“以下丘腦神經(jīng)元為靶點，增強成人海馬神經(jīng)發(fā)生不僅有利于大腦功能，而且還具有治療與各種大腦疾病相關的認知和情感缺陷的潛力?！?/p>
創(chuàng)立于1789年的北卡羅萊納大學
參考文獻
Source：University of North Carolina Health Care
Stimulating brain circuits promotes neuron growth in adulthood, improving cognition and mood
Reference：
Li, YD., Luo, YJ., Chen, ZK. et al. Hypothalamic modulation of adult hippocampal neurogenesis in mice confers activity-dependent regulation of memory and anxiety-like behavior. Nat Neurosci 25, 630–645 (2022). https://doi.org/10.1038/s41593-022-01065-x
