Nature子刊解读!为何机体年夜脑拥有进修和记忆功效？

2020年10月26日 讯 /100医药网BIOON/ --介入年夜脑进修和记忆构成的海马高兴性突触强度的历久加强（LTP）和历久克制（LTD）机制曾经被迷信家们辨别停止懂得释，但今朝研讨人员还并未片面说明其面前的分子机制；近日，一篇揭橥在国际杂志Scientific Reports上题为“Mechanism underlying hippocampal long-term potentiation and depression based on competition between endocytosis and exocytosis of AMPA receptors”的研讨申报中，来自日本丰桥技巧迷信年夜学等机构的迷信家们重点研讨了AMPA型谷氨酸受体的胞吐感化（exocytosis）和内吞感化（endocytosis）之间的竞争机制，这两种进程依附于涌入到海马体高兴神经元后突触中钙离子的程度，同时研讨者还经过停止年夜范围的数学模子模仿对LTP和LTD停止了片面地舆解。

在海马体高兴性神经元突触上，N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA）型谷氨酸受体（NMDAR）依附性的LTP和LTD感化被以为是构成介入进修和记忆构成才能神经回路所必须的分子根底，在哺乳植物中今朝研讨人员曾经证明了引诱LTP和LTD的次要身分是突触后膜中AMPA型受体（AMPAR）的添加和削减，这取决于钙离子的程度，但是今朝研讨人员并不清晰AMPAR程度变更面前的分子机制。此外，关于AMPAR向突触后膜“贩运”的次要门路还存在以下争议。研讨者Penn等人经过研讨发明，AMPAR从突触后膜以外的区域（比方树突轴）定向到突触后膜的长程侧向分散或许是LTP的AMPAR贩运的次要门路，而长程侧向分散也被以为是最优能够的次要运输门路；从另一方面来讲，研讨者Wang等人则证实了分子马达肌球卵白Vb自动运输含有AMPAR的再轮回内体的主要性，他们不雅察到了LTP引诱时代含有AMPAR的再轮回内体的胞吐感化，这些研讨或许都表现了AMPAR经过再轮回内体门路停止运输的根本进程。

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这项研讨中，研讨者Sumi及其同事为了片面说明LTP/LTD进程，模仿了以下四个进程，其次要触及分子马达肌球卵白Vb对AMPAR再轮回内体的自动运输进程，其能作为AMPAR向突触后膜运输的次要门路：1）AKAP150旌旗灯号转导复合体能掌握GluA1和GluA2（能构成AMPAR）亚单元的磷酸化/去磷酸化；2）钙质联合卵白PICK1能增进AMPAR内化到细胞胞浆中；3）肌球卵白Vb会对含有AMPAR的再轮回内体介导向突触后膜的运动性自动运输；4）AMPAR会被Syt1/7依附性的胞吐感化摄入到突触后膜四周区域。

研讨人员基于这些进程应用突触后模子停止了模仿，并胜利重现了视野中所不雅察到的LTD和LTP引诱所对应的AMPAR程度的工夫进程，此外他们还展现了所报道的成果的定性再现性，比方肌球卵白Vb运输的搅扰所招致LTP引诱进程的毁伤，PP2B依附性的AMPAR的去磷酸化反响速度降低所招致的LTD引诱性毁伤，PICK1表达程度会招致LTP和LTD引诱性的毁伤，并且研讨者在Syt1钙质联合域渐变体中还不雅察到了LTP的引诱性毁伤，这就证实了研讨者所提出的模子的无效性。

应用神经收集模子来模仿初级年夜脑功效或能协助进修凸起耦合系数的变更，而Hebbian规矩被以为能作为一种最根本的进修规矩，该规矩及其扩大/润饰版本被用作一种进修规矩，其与NMDAR依附性的LTP亲密相干，本文研讨为Hebbian规矩或突触联合的改动供给了必定的研讨根底，从而无望将来协助迷信家们在分子程度上加倍深化地研讨初级其余年夜脑功效。（100医药网100yiyao.com）

参考材料：

【1】Sumi， T.， Harada， K. . Sci Rep 10， 14711 (2020). doi：10.1038/s41598-020-71528-3

【2】

by Toyohashi University of Technology