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冰冻线虫阻止遗忘背后大道理【自然】 精选

已有 2000 次阅读 2024-4-23 05:59 |系统分类:观点评述

冰冻线虫阻止遗忘说明一个大道理

这个实验很优雅,能用简单实验告诉我们重要的道理。学习和记忆很重要,但遗忘也是重要,生物遗忘是程序化过程,或说是故意为之。遗忘不仅能减少某些恶性记忆对自己的伤害,所谓用时间来解决问题就是这个意思。这不是鸵鸟政策,如果一个人一直不遗忘,可能会生活在地狱中,因为让人失望的信息永不消失,例如家人离世,被人责罚,受伤生病,所谓的生老病死这些苦,人基本都是依靠这一神奇的大脑功能解决的。总之,学习记忆是大脑的功能,遗忘也是生命基本特点。当然既然是程序化过程,阻止和固定也就存在可能。

How to freeze a memory: putting worms on ice stops them forgetting (nature.com) 

实验表明,将实验室常用的线虫(秀丽隐杆线虫)放置在冰上可以增强其记忆能力。线虫通常具有短暂的记忆,学习新信息后仅两到三小时就会忘记。然而,如果把它们放在冰上,它们就不会忘记——直到它们被重新放回室温环境。

研究发现,这些线虫只有在快速冷却的情况下才能保持记忆。如果它们在经过训练并被放置在冰上之前,先在凉爽的环境中过夜以适应低温,它们会像平常一样快速地忘记信息。如果给它们服用锂药物,即使在室温下,它们也能比正常情况下更长时间地保留记忆。

这项研究揭示了记忆如何形成和丢弃的神秘机制。它还提出了在不同环境条件下,线虫记忆敏锐度变化的原因是什么的问题。

这项研究“非常棒”,伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学的分子生物学家Ilya Ruvinsky说,他没有参与这项研究。“形成记忆是一个本质上很有趣的问题。但它并不是孤立发生的。”

这项研究由以色列特拉维夫大学的遗传学家Oded Rechavi领导,并于4月3日发布在预印本服务器bioRxiv上。该研究尚未经过同行评审。

冰上的线虫

你不能直接问线虫它是否记得某件事。为了解决这个问题,科学家们通过让线虫在短期饥饿时暴露在其通常会喜欢的气味中,训练线虫对该气味产生厌恶。在学习厌恶这种气味两小时后,线虫忘记了这种负面联想,再次被这种气味吸引。

为了研究记忆的形成,Rechavi的研究生Dana Landschaft Berliner将线虫放在冰上。她发现,这些动物在冷冻至少16小时后仍保留了与气味相关的记忆。然而,一旦这些生物从冰上取下,它们的记忆“时钟”似乎重新开始;三小时后,它们就忘记了对这种气味的厌恶。

Berliner发现了几种影响线虫记忆的方法。当线虫在记忆训练前隔夜冷却时,它们像往常一样迅速忘记了气味。然后放在冰上的服用了锂的线虫就像那些没有服用锂的对照线虫一样保持了记忆。但是在室温下,服用了锂的线虫也保留了记忆,而未用药的动物则没有。

“遗忘开关”

这些反应的关键可能是一种叫做二酰甘油的信号分子。在秀丽隐杆线虫中,它已知能够调节与记忆和学习相关的细胞过程,并且对与气味相关的学习至关重要。

在冰和锂处理中,记忆的保存与二酰甘油水平的降低有关,作者发现。团队将二酰甘油回路称为“遗忘开关”,因为它参与了延迟记忆丧失。

低二酰甘油水平与锂之间的联系是有道理的:众所周知,锂能够抑制一种制造二酰甘油前体的酶。这被认为是锂在治疗双相情感障碍患者中效果的基础,Rechavi说。

科学家们还发现,记忆保持与细胞膜的硬度有关,这在寒冷中会增加。两种具有异常坚硬膜的突变线虫株系比正常线虫慢得多地忘记,即使在室温下也是如此。实验表明,膜的物理硬化似乎会延迟遗忘。

为什么要忘记?

至于未来,这项研究在许多层面上提出了有趣的问题:分子、生化、遗传和进化,Rechavi说。“为什么它们会忘记,当线虫完全有能力保持更长时间的记忆?”他问。“是因为它们在优化某些东西吗?也许有一个理由,让它们保持特定持续时间的记忆。”这些权衡是否也发生在其他动物身上?

Rechavi的实验室目前正在研究其他能够在低温下生存的生物是否发生类似的记忆现象,如微小的动物缓步动物和某些乌龟物种。“这将让我们忙碌很长一段时间,”他说。



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