科学家发现记忆和成瘾分子开关

2010-12-07 09:33 来源: 中国科学院
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  德国、英国和意大利科学家发现了一种分子开关,可持续增加神经细胞中钙含量,对记忆和成瘾行为的形成发挥关键作用。该研究近日发表在欧洲《分子生物学组织》杂志网络版。

  学习和记忆的形成主要基于大脑神经元之间建立新连接,而尼古丁等成瘾行为则表现为可长期改变神经元的连接性,从这个角度来看,成瘾行为也可以视为一种学习形式。

  神经信号从一个神经细胞传递到另一个神经细胞主要依靠被称之为神经递质的化学物质。信号传输是第一步,它是大脑中任何学习过程的先决条件。由此引发下游细胞的一系列变化,导致神经细胞连接性发生变化,从而达到巩固记忆的结果。而尼古丁或可卡因则可以触发大脑连接方式的重排。

  在大脑中形成新的连接作为诱导神经元可塑性的第一步,主要涉及钙。神经递质、尼古丁或可卡因可导致神经元连接处的钙增加,钙增加将导致基因表达,即蛋白质合成。蛋白质合成导致大脑形成新的连接或加强突触。

  过去人们普遍认为,钙增加只与神经递质传递有关,而与基因表达没有什么关系。而由德国神经退行性疾病(DZNE)研究中心皮耶路易吉·尼科特拉领导的包括英国医学研究委员会所属的合作实验室及意大利摩德纳大学等多国研究人员组成的研究小组挑战了这种观点,他们的研究表明,在尼古丁或可卡因的反复刺激下,基因表达必需由钙信号参与才能诱导神经元可塑性。

  科学家还发现,服用尼古丁的小鼠会诱导RyR2受体的基因表达。RyR2蛋白参与细胞内钙库的钙释放,从而导致钙信号持续增加,进而导致神经细胞的可塑性。RyR2主要在大脑皮层和中脑背盖腹侧区等认知和成瘾部位进行表达,表明RyR2在学习和成瘾过程中起着举足轻重的作用。研究证明,激活活体动物的RyR2,可导致与学习、记忆和成瘾等相关行为减少。这表明,RyR2对导致大脑长期变化进而成瘾的发展是非常必要的。

  该成果对理解记忆和成瘾的分子过程迈出了重要一步。科学家希望新成果有助于治疗成瘾行为及诸如阿尔茨海默氏病等神经退行性疾病的记忆丧失。