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研究發(fā)現(xiàn)大腦調(diào)控內(nèi)部分辨率關(guān)鍵機制

文章來源:電子資訊發(fā)布日期:2011-12-02瀏覽次數(shù):42926

來自挪威科技大學(xué)Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)研究所等處的研究人員發(fā)表了題為“Grid Cells Use HCN1 Channels for Spatial Scaling”的文章,發(fā)現(xiàn)了大腦中調(diào)控內(nèi)部分辨率的一個關(guān)鍵機制,這種機制就像是大腦中變焦按鈕,幫助我們處理空間分辨率,辨別方向。這一研究成果公布在《細(xì)胞》(Cell)雜志上。

  文章的通訊作者是Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)研究所Edvard I. Moser教授,以及Lisa Giocomo,其中Moser教授近期剛剛獲得了Anders Jahre 2011年醫(yī)學(xué)研究獎——這一獎項是北歐地區(qū)生物醫(yī)學(xué)方面大獎項之一,由奧斯陸大學(xué)頒發(fā)。

  每個人都能完成空間上的放大或者縮小,但是其中的機制科學(xué)家們至今了解的還并不清楚。在這篇文章中,研究人員報道了他們?nèi)绾瓮ㄟ^敲除實驗,改變小鼠大腦中網(wǎng)格細(xì)胞(grid cells)中的離子通道,發(fā)現(xiàn)大腦奧秘的經(jīng)過。

  之前的研究發(fā)現(xiàn)小鼠的腦中負(fù)責(zé)辨認(rèn)方向的細(xì)胞位于海馬體中。這些細(xì)胞共有三種類型,分別為:方向辨識細(xì)胞(head direction cells)、空間辨識細(xì)胞(place cells)和定位細(xì)胞(grid cells)。這三類細(xì)胞有各自不同的任務(wù)——方向辨識細(xì)胞就像是指南針,它用于指揮行進方向,發(fā)育早,因此在小鼠睜開眼睛時就可幫助它辨認(rèn)方向;空間辨識細(xì)胞負(fù)責(zé)記憶某個地方的周圍環(huán)境,它發(fā)育得相對較晚;而定位細(xì)胞成熟晚,它是一種相對復(fù)雜的空間協(xié)調(diào)系統(tǒng),用于確定所處環(huán)境的具體位置及距離某個地點的遠(yuǎn)近。因此,每當(dāng)小鼠到達(dá)一個新的陌生環(huán)境中,以上三種細(xì)胞會協(xié)同發(fā)生作用,終在腦中產(chǎn)生一個“心理地圖”。當(dāng)下次再到這里時,便可使用這個“心理地圖”來判斷方位。

  研究人員發(fā)現(xiàn)離子通道在這其中扮演了重要角色,它們能介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)部和外部的信號,當(dāng)研究人員敲除離子通道的時候,地圖就會變得不精確。Giocomo說,“當(dāng)我們敲除了HCN1離子通道,天然坐標(biāo)系統(tǒng)的比例就會增大,這就像是失去了地圖上的緯度和經(jīng)度線一樣,突然牛就不能精確定位空間位置了。”

  在正常大腦中,離子通道正常工作,大腦能產(chǎn)生所需的精確分辨率,但是如果離子通道不能正常工作了——就像是實驗小鼠一樣——那么地圖就無法獲得正確的分辨率了。

  這項研究對于進一步深入分析阿茲海默癥,及相關(guān)疾病具有重要意義,“因為阿茲海默癥患者的這一區(qū)域受到了破壞,而且阿茲海默癥患者出現(xiàn)的一個首先癥狀就是突然發(fā)現(xiàn)失去的方向感,當(dāng)然我們還不確定這兩者之間的關(guān)聯(lián),但是這值得深入研究下去。”

  同期還有另外一篇發(fā)表在Neuron雜志上文章,由哥倫比亞大學(xué)Kavli系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)研究所完成,這兩個Kavli研究所目前已決定在這一項目上合作進行研究。

  Moser教授說,我們相信這將是一項重要的合作,而不是競爭,我們從Kandel實驗室(哥倫比亞大學(xué))獲得了敲出小鼠,并且一位博士后也來到我們這里進行研究,我們探討了目前的發(fā)現(xiàn),相互交流和溝通。

  這一合作交流了大腦中兩個相關(guān)區(qū)域的研究資料,即內(nèi)嗅皮層和海馬區(qū),這些數(shù)據(jù)描述敲除網(wǎng)格細(xì)胞和空間辨別細(xì)胞中的離子通道,產(chǎn)生的后果,研究成果證明了我們的大腦如何調(diào)控自身的變焦,以適應(yīng)方向空間辨認(rèn)的需要 。