骑波到记忆形成的遗传学

UT西南科学家已经确定了涉及脑波的主要基因，这些基因对于编码存储器的关键。本周在线发布的调查结果自然神经科学该技术最终可能被用于开发新的疗法，治疗阿尔茨海默氏症(Alzheimer’s disease)和其他形式的痴呆症等失忆疾病。

让记忆涉及群体大脑细胞以不同频率协同放电，这种现象被称为神经振荡。然而，研究负责人Bradley C. Lega医学博士(神经外科、神经学和精神病学副教授)和Genevieve Konopka博士(神经科学副教授)解释说，这一过程的遗传学基础尚不清楚。

勒加说:“神经科学领域有句名言，流传了100年:一起放电的神经元会连在一起。”“我们知道，由于这些振荡的影响，参与学习的细胞成群地火，并形成新的连接。但是基因是如何在人体内调节这一过程的，我们完全不知道。”

PERAGA和KONOPKA，彼得O'Donnell JR.大脑研究所的两位成员都合作，在以前的一项研究中探讨了这个问题，从志愿者和使用中收集了关于神经振荡的数据统计方法将此信息与上的数据连接基因活性收集自死者的大脑。科诺普卡说，虽然这些结果确定了一组有希望的基因，但研究中有一个显著的缺陷:振荡和基因数据来自不同的个体。

最近，两人利用了一个前所未有的机会——对接受手术的患者进行了类似的研究，在手术中，患者的大脑受损部分被移除，以帮助控制他们的癫痫。

研究人员与来自UT Southwestern的癫痫监测单元的16名志愿者合作，其中癫痫患者在手术前待了几天，以消除火花癫痫发作的血脑的受损部分。Lega说，这次植入这些患者的大脑中的电极在此患者的大脑中不仅可以帮助他们的外科医生，还可以提供关于大脑内部工作的宝贵信息。

录制时电活动在16个志愿者的大脑中，研究人员让他们“免费回忆”任务，这些任务涉及阅读12个单词列表，做一个短暂的数学问题来分散它们，然后尽可能多的单词回忆起多个单词。由于这些患者记忆了这个词列表，他们的脑电波被录制，创建一个与人的人略微不同的数据集。

大约六周后，每个志愿者都经历了颞叶术术 - 去除大脑的颞叶 - 治愈它们的癫痫发作。该区域经常用作癫痫发作的发起者，对记忆形成也很重要。在手术的五分钟内，送受损的脑组织进行处理以评估遗传活动。

Konopka的团队首先进行了整个RNA测序，一种识别出包含所有大脑细胞类型的颞叶样本中的活性基因的技术。使用将此活动与患者的神经振荡联系起来的统计技术在自由召回任务期间，研究人员确定了300个基因，似乎在振荡活动中发挥作用。研究人员将此数缩小到似乎控制单独基因网络的十几个“轮毂基因”。

接下来，研究人员在样品中的单独细胞类型中查看了这些轮毂基因的活动。令人惊讶的是，他们发现这些轮毂中的几个没有活跃神经细胞他们自己，但在不同的细胞中，称为胶斑。这些细胞为神经细胞提供支持和保护，包括制造绝缘体的脂肪层细胞所以他们可以有效地传递电信号。

最后，研究人员使用了一种名为ATAC-seq的技术，该技术可以识别DNA中开放的区域，这些区域可以被称为转录因子的分子附着并激活基因。利用这种方法，他们对SMAD3进行了研究。SMAD3似乎是一种主调节器，可以控制许多枢纽基因的活动，反过来也可以控制它们所控制的基因。

科诺普卡和勒加指出，他们确定的几个基因在人类中很重要神经振荡已与其他疾病联系在一起，这些疾病可以影响学习和记忆，例如自闭症谱系障碍，注意力缺陷多动障碍，双相障碍和精神分裂症。通过进一步研究这些基因和他们在内部运行的网络，可能最终可以针对选择基因研究人员说，在药品用这些和其他条件改善个人的记忆。

“这给了我们一个入学点，”乔帕卡斯说，乔恩加强学者在自闭症研究中。“这是我们可以专注于了解有关人类记忆的内在内部的更多信息。”

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