新的成像技术使研究人员能够实时看到活老鼠大脑中的基因表达
明尼苏达大学双城分校领导的一个团队开发了一项新技术,使科学家和工程师第一次能够可视化活老鼠大脑中的信使rna分子。这项研究揭示了记忆如何在大脑中形成和存储的新见解,并可能为科学家提供有关阿尔茨海默症等疾病的新信息。
这篇论文发表在美国国家科学院学报(PNAS).
关于记忆是如何在物理上被创造和储存在大脑中的过程仍然有很多的谜团大脑.众所周知,RNA(一种参与蛋白质生成的RNA)是在形成和存储记忆的过程中产生的,但在细胞水平上研究这一过程的技术一直很有限。以前的研究通常涉及解剖老鼠为了检查他们的大脑。
由明尼苏达大学双城分校的一名教员领导的研究团队开发了一种新技术,为科学家们提供了一扇窗户,让他们可以了解老鼠大脑中的RNA合成鼠标当它还活着的时候。
“我们对大脑中的记忆仍然知之甚少,”明尼苏达大学电子与计算机工程系副教授、该研究的第一作者Hye Yoon Park解释说。“众所周知,信使rna合成对记忆很重要,但从未可能在活体大脑中成像这一点。我们的工作是对这一领域的重要贡献。我们现在有了这项新技术,神经生物学家可以在未来将其用于各种不同的实验和记忆测试。”
明尼苏达大学领导的团队的过程涉及到基因工程、双光子激发显微镜和优化的图像处理软件。通过对一只老鼠进行基因改造,使其产生带有绿色荧光蛋白(来自水母的蛋白质)标记的信使rna,研究人员能够看到老鼠的大脑何时何地产生Arc信使rna,这是他们正在寻找的特定类型的分子。
因为老鼠是活的,研究人员可以对它进行更长时间的研究。利用这种新方法,研究人员在老鼠身上进行了两个实验,在一个多月的时间里,他们能够实时观察到老鼠在形成和储存记忆时神经元(或神经细胞)的活动。
从历史上看,神经科学家已经建立了理论,当记忆形成时,大脑中的某些神经元群会激活,而当记住某个时刻或事件时,这些细胞会再次激活。然而,在这两个实验中,研究人员发现,不同组的神经元每天都会触发老鼠的记忆。
在小鼠产生这种记忆后的几天里,他们能够在大脑中找到一小组重叠的细胞,或每天持续产生Arc mRNA的细胞retrosplenial皮层(RSC)区域,他们认为该区域负责该记忆的长期存储。
“我们的研究是关于内存Park说。“如果我们能理解这是如何发生的,这将对我们了解阿尔茨海默症和其他疾病非常有帮助内存有关的疾病。也许患有阿尔茨海默氏症的人仍然把记忆储存在某个地方,只是他们无法取回它们。所以从长远来看,也许这项研究可以帮助我们战胜这些疾病。”
除了Park,该团队还包括首尔国立大学的研究人员Byung Hun Lee、Jae Youn Shim、Hyungseok Moon和Dong Wook Kim;以及韩国科学技术研究所的研究人员Jiwon Kim、Jang Soo Yook和Jinhyun Kim。
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