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分析果蝇记忆行为 老人健忘之谜有解

大脑麸胺酸受器 主宰记忆储存

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【大纪元11月9日讯】清大研究大突破 跃上国际期刊

〔自由时报记者许敏溶/台北报导〕老人健忘的谜底可能揭晓!

清大脑科学研究中心江安世领导的研究团队,发现果蝇大脑中心的椭圆体(相当于人类大脑皮质 ),可能就是脑部储存长期记忆的主要区域,中短期记忆则储存在蕈状体(相当于人类海马回 ),这些记忆的储存都受到麸胺酸受器的控制,不仅使得脑部记忆的解构研究跃进一大步,更可能解开老人容易健忘的致病原因。

这项研究成果刊登在11月份全球神经科学领域影响指数最高的“自然神经科学”期刊上,这是台湾研究生首次以第一作者身份在该期刊发表,国科会与清大脑科学研究中心昨日共同率先发表这项研究成果。

中短期记忆 不会演变长期记忆

挂名第一作者的清大博士生吴嘉霖指出,过去相关学者认为,中期记忆可以演变为长期记忆,但这次研究打破过去想法,研究显示中短期记忆与长期记忆应是独立机制,代表中短期记忆不会演变为长期记忆。

大脑如何将单纯事件转化为储存的记忆,向来是科学家全力探索的领域,经过多年来研究,神经科学界已清楚大脑里面的麸胺酸受器攸关学习及记忆的成效,但不知道麸胺酸受器到底在那个环节扮演重要的角色。

江安世表示,清大脑科学研究中心依据今年3月首先研究绘制出的果蝇神经图谱,清楚呈现果蝇脑中各种不同神经网路结构,透过这个优势,又结合美国顶尖研究机构冷泉港实验室发明的果蝇学习机,将果蝇经过味道及电击反复训练学习的记忆性行为,分为实验及对照两组进行比较。

研究结果发现,有过学习经验且在大脑已产生记忆的实验组果蝇,大多会选择对的方向避免受电击处罚。

研究团队再透过基因转殖方式,让果蝇大脑中的椭圆体无法产生麸胺酸受器,则会发现果蝇的表现却回到原点,俨然没有任何过去训练产生的记忆,由此证实椭圆体是果蝇储存长期记忆的区域,而这些记忆的储存又受麸胺酸受器的控制。

研究也显示,大脑里的蕈状体是负责果蝇中短期记忆的储存,椭圆体则负责长期记忆储存;不管那种时程的记忆,其脑神经细胞中的麸胺酸受器(蛋白质组织 ),若接受到钙离子刺激,就会产生化学作用,使得椭圆体作用出现变化。

学者说,这次研究成果或许可以用来了解导致阿兹海默症、巴金森氏症等疾病在哪些脑神经细胞,更可能藉以了解忧郁症、同性恋出现,是基因表现在哪些神经细胞所造成,未来若能透过药物或其他刺激强化特定的麸胺酸受器,将可对老人健忘等毛病有所帮助。

小辞典:小小果蝇 牵动人类遗传研究

不过,江安世表示,人类有上千亿个脑神经细胞,现在还不知道那些特定的脑神经细胞,可以储存中期记忆与长期记忆,只知道人类罹患巴金森氏症、阿兹海默症等脑神经疾病时,麸胺酸受器的表现量太少或不正常,所以透过了解果蝇的中长期记忆的运作机制,未来可扩及人类脑神经运作的相关研究。


由江安世领导研究团队发现,果蝇储存长期记忆脑区,其中长期记忆储存在果蝇的椭圆体(图中红色部分),中期记忆储存在蕈状体(图中绿色部分),未来有助于解开老人容易健忘等原因。(图:清大脑科学研究中心提供)


果蝇与人类脑部功能对照图


清华大学讲座教授江安世(中)领导的研究团队,发现果蝇记忆的储存位置,以及麸胺酸受器在记忆储存中扮演的关键角色。研究团队包括吴嘉霖(右)、傅在峰(左)等人。(自由时报记者许敏溶摄)



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