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scimonth - Neuron | 2014-10-14 | 人氣:2966

 MIB星際戰警裡,幹員們拿出記憶消除器亮一下就可以讓人忘記剛才看到的怪誕景象,這只是科幻場景嗎?不!這群科學家還真做到了。

Men In Black II

Flickr : Rooners Toy Photography

 

在《 MIB星際戰警 》裡,J與K兩人輕鬆搞笑的師徒關係想必讓大家印象深刻,劇中幽默惡搞美國都市傳說中的黑衣人,特別是戴起墨鏡,拿出記憶消除器給民眾閃光的部分更讓人印象深刻,民眾會呆然地看著你,並聽從你的指示製造記憶。這些只是遙不可及的科幻道具嗎?那倒不盡然。

 

加州大學戴維斯分校的神經科學中心,與同校心理系研究團隊合作。藉由光線消除小鼠記憶,了解「情境記憶」( Episodic memory ) 怎麼被活化,同時個大腦區域是怎麼聯絡,提供相關的理論基礎。

 

史丹佛大學教授卡爾·代塞爾羅思 ( Karl Deisseroth )所發展出來的光遺傳學,是一種能利用光線直接調控神經細胞開關的新技術。這種光遺傳技術迅速演變成研究腦部功能不可或缺的技術,可說是本世紀神經科學研究的一大里程碑。

 

日本留學生田中一正目前正在戴維斯分校布萊恩.威提根博士的實驗室裡攻讀碩士,他將光遺傳技術引入,並測試「記憶存取」這個尚未獲得證實的理論上。40多年來,神經科學家認為,像「情境記憶」-- 這類與特殊地點或事件有關的記憶,主要是由大腦皮質與位於深處的海馬迴彼此協調所形成。但由於過去40年在技術上的進展較為緩慢,而且大腦的複雜程度超乎想像,因此想驗證這理論的難度實在太高,直到近幾年光遺傳技術出現,確實正如其名,為大腦許多研究以及本次的「記憶存取」理論驗證點起一盞明燈。

 

威提根博士與田中決定使用基因轉殖小鼠作實驗,這些小鼠的神經細胞一但被活化,便會發出綠色螢光(H2B-GFP),以及一種能讓細胞藉光線照射關閉的質子幫浦(ArchT)。藉由這種方式,他們便能知道當小鼠的情境記憶被喚起時,哪一些神經細胞確實參與這段從大腦皮質到海馬迴的途徑,同時能夠藉由光線照射控制路徑關閉。

 

但首先,他們必須先讓老鼠「記憶」,他們將老鼠放入籠子裡,接著以微弱電流讓他們對這樣的環境產生恐懼感。在正常情況下,小鼠如果到一個新環境裡,小鼠首先為了熟悉環境,必定會先以鼻子繞著周遭環境聞過一遍,但是被電擊的老鼠,同樣被放進貌似電擊籠的環境裡,牠們卻會因為畏懼而蜷縮在原地不動,表現出恐懼反應。

 

藉由光遺傳技術,田中與威提根博士可藉由螢光蛋白標記,了解參與回憶活動的神經細胞(這邊通稱CA1細胞),並證明這條路徑確實在回憶時活化(螢光表現)。隨後,他們將位於海馬迴內部參與回憶路徑的神經細胞關閉,發現小鼠不再出現恐懼感,而且安然無恙的四處亂嗅。為了確認,他們將位於海馬迴內部,但未參與回憶路徑的神經細胞關閉,小鼠依然感到恐懼,並且再次出現畏懼而蜷縮行為。

 

「皮質不能夠獨立完成工作,必須配合海馬迴才能喚起情境記憶的工作。」威提根教授表示。「這個假設已經在神經科學領域存在好一段時日,田中所得到的數據是第一個證明這項假設是正確的直接證據。」

 

他們還觀察到一種位在皮質上的特殊細胞,這種細胞會傳輸訊號到杏仁核。在實驗裡,杏仁核主要是負責產生恐懼情緒,並導致小鼠停留在原地不動的原因。

 

這項研究還有另外四位同在神經科學中心的共同作者。研究由白廳基金會馬克耐特基金會、日本平和中島財團以及美國NSF所資助。

 

原文網站 : ScienceDaily

論文     :  

Kazumasa Z. Tanaka,Aleksandr Pevzner,Anahita B. Hamidi,Yuki Nakazawa,Jalina Graham,Brian J. Wiltgen Cortical Representations Are Reinstated by the Hippocampus during Memory Retrieval. Neuron, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2014.09.037

編輯&翻譯:林建霖

 
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