神经科学家确定内存主控制器

当您体验新事件时，通过改变神经元之间的连接，您的大脑会对其进行编码。这需要在这些神经元中打开许多基因。现在，麻省理工学院神经科学家已经确定了可以是控制这种复杂过程的主基因。

在12月23日问题中描述的调查结果科学，它们不仅揭示了记忆形成的一些分子基础，还可能帮助神经科学家精确定位记忆的确切位置大脑。

该研究小组由麻省理工学院麦戈文大脑研究所的林颖曦(Yingxi Lin)领导，重点研究Npas4基因，此前的研究表明，新经历会立即激活该基因。这种基因在海马体中特别活跃，海马体是一种已知的对形成长期记忆至关重要的大脑结构。

林和她的同事发现NPAS4打开一系列其他基因，通过调节突触的强度或之间的连接来改变大脑的内部接线神经元。“这是一个基因，可以从经验连接到回路的最终改变，”林说，他是大脑和认知科学的弗雷德里克和卡罗尔米德尔顿职业发展助理教授。

为了研究记忆形成的遗传机制，研究人员研究了一种被称为情境恐惧条件反射的学习方式:当老鼠进入一个特定的房间时，它们会受到轻微的电击。几分钟内，老鼠就学会了害怕房间，下次进入房间时，它们就冻住了。

研究人员发现，Npas4在这种条件作用中很早就被激活了。林说:“这使Npas4有别于许多其他的活性调节基因。”“它们中的很多都是由各种不同的刺激引起的;它们并不是专门针对学习的。”

此外，NPAS4激活主要发生在海马的CA3区域中，该CA3区域已经已知快速学习需要。

“我们认为Npas4是启动的最初触发器，然后反过来，在大脑的正确位置，它激活所有其他下游目标。最终，它们会以一种可能改变突触抑制或其他我们试图弄清楚的过程的方式来修改突触，”林实验室的研究生、论文的第一作者Kartik Ramamoorthi说。

遗传调节

到目前为止，研究人员只确定了由Npas4调控的少数基因，但他们怀疑可能还有数百个。Npas4是一种转录因子，这意味着它控制着其他基因进入信使RNA的复制。信使RNA是一种遗传物质，将蛋白质生成指令从细胞核传递到细胞的其他部分。麻省理工学院的实验表明，Npas4与特定基因的激活位点结合，并引导一种称为RNA聚合酶II的酶开始复制它们。

“NPAS4正在提供这种有益的信号，”Ramamoorthi说。“它告诉聚合酶在某些基因下落地，而没有它，聚合酶不知道去哪里。它只是漂浮在核心。“

当研究人员淘汰NPAS4的基因时，他们发现小鼠不记得他们可怕的调理。他们还发现，可以通过敲除海马的Ca3区的基因来产生这种效果。然而，在海马的其他部分中敲出它没有效果。虽然他们专注于上下文恐惧调理，但研究人员认为，NPAS4也将对其他类型的学习证明至关重要。

Rutgers大学遗传学助理教授Gleb Shumyatsky说，一个重要的下一步是识别更多基因Npas4控制，这应该揭示更多的作用记忆的形成。没有参与这项研究的Shumyatsky说:“这绝对是主要的参与者之一。”“未来的实验将显示它是一个多么重要的参与者。”

麻省理工学院的研究小组还计划研究在记忆形成时开启Npas4的神经元是否也在记忆恢复时开启Npas4。这可以帮助他们精确定位存储特定记忆的神经元。

“我们正在寻找记忆力，我们认为我们可以使用NPAS4标记它的位置，”Ramamoorthi说。“那是因为它是专门的，现在我们可以标记细胞，也许可以捕捞脑中的内存坐着的地方。”

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