鲁友明教授团队发现新的记忆神经环路,鲁友明

  9月27日,Nature集团神经精神病学顶尖杂志《分子精神病学》在线发表了基础医学院/华中科技大学脑研究所鲁友明教授团队研究论文,题为“A novel mechanism of memory loss in Alzheimer’s disease mice via the degeneration of entorhinal–CA1 synapses”。该项研究利用光遗传学技术发现了一个新的记忆神经环路,论文共同第一作者是杨欣、姚承烨、田恬、李鑫焱等4位博士。

  11月22日,Nature集团旗下子刊《自然通讯》在线发表题为“Impairments of spatial memory in Alzheimer’s disease model via degeneration of hippocampal cholinergic synapses”的研究论文,该论文利用光遗传学技术和病毒追踪技术鉴定出一个新的与空间记忆密切相关的神经环路,并发现该环路在老年痴呆早期记忆缺失中起重要作用。该研究主要由基础医学院/脑研究所鲁友明教授团队完成。2016届博士颜欢欢,2017届博士朱厚泽、唐娜,2015级博士生李鑫焱为论文共同第一作者。

  老年痴呆是老化相关慢性神经退行性疾病,患者最常见的早期临床症状是记忆缺失。随着病情发展,患者将逐渐出现语言、情绪及空间定位障碍并伴有行为异常。迄今为止,还没有任何治疗可以阻止或逆转疾病的发展进程。已知大脑拥有约1000亿个神经细胞,每个神经细胞拥有约10000个联接点与其它神经细胞进行动态可变信号交流(突触传递),形成复杂多变的“脑功能环路”系统。由于研究技术手段限制,人们对这些神经元环路的结构、功能及其在老年痴呆记忆缺失发生与发展进程中的作用仍知之甚少。

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  在该项研究中,鲁友明教授团队应用光遗传、单突触示踪及在体多通道电生理记录技术,发现内嗅皮层兴奋性锥体细胞与海马CA1区抑制性小清蛋白细胞形成单突触联接,该环路参与调控空间学习与记忆。在老年痴呆转基因小鼠模型中,该记忆环路发生选择性损伤。鲁友明教授团队利用光遗传刺激治疗修复ECIIPN-CA1PV突触变性损伤,可有效治疗老年痴呆记忆丢失。该研究不仅首次揭示了在小鼠空间学习记忆中的一个新型环路,还探索了利用光遗传技术开展治疗/延缓老年痴呆患者认知功能障碍的可能,为早期痴呆患者的康复治疗带来了希望。

  老年痴呆是老化相关慢性神经退行性疾病,患者最常见的早期临床症状是记忆缺失和基底前脑胆碱能神经元受损。过去的研究通过损伤基底前脑或者通过乙酰胆碱酯酶抑制剂处理基底前脑等手段,了解基底前脑存在神经元能够对海马区域的神经元进行突触传递,从而调控空间学习记忆。由于研究技术手段所限,人们无法获得该神经环路的直接证据,也无法研究这一神经环路具体的结构、功能及其在老年痴呆记忆缺失发生与发展进程中的作用。

  据悉,该课题组近期还发现了与老年痴呆早期事物识别、注意缺陷等症状密切相关的其它两条神经环路机制,相关研究成果将陆续刊发。

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  该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和重大研究计划项目的资助。

  继2016年9月在《分子精神病学》及2017年8月在《生物精神病学》发表研究论文之后,鲁友明教授团队应用光遗传、单突触示踪及在体多通道电生理记录的技术,发现基底前脑斜角带核垂直区域的胆碱能神经元的胆碱能神经元与海马体齿状回背侧新生神经元形成单突触连接,由新生神经元上毒蕈碱型胆碱能受体1介导。利用光遗传技术增强vDB ChATs-dNGIs突触传递可以提高空间学习记忆能力。在老年痴呆转基因小鼠模型中,利用光遗传技术增强该神经环路的突触传递可以挽救模型小鼠的空间记忆缺失。该研究不仅首次提供了vDB ChATs-dNGIs神经环路的直接证据,而且还提供了光遗传技术开展治疗/延缓老年痴呆患者学习记忆障碍的潜在细胞靶点,为早期痴呆患者的康复治疗带来了希望。据悉,该团队近期还发现了与老年痴呆早期注意缺陷等症状密切相关的其它神经环路机制,相关论文将在顶尖杂志陆续刊发。

  该研究工作得到了国家自然科学基金创新研究群体、重大研究计划集成项目、重大仪器专项的资助。

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