信用：公共領(lǐng)域

經(jīng)過(guò)30年的追求，布蘭代斯教授發(fā)現(xiàn)了一種儲(chǔ)存長(zhǎng)期記憶的分子 - 它被稱為鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶，簡(jiǎn)稱CaMKII。結(jié)果發(fā)表于9月27日的神經(jīng)元在線版。

這一突破是由John Lisman '66的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的，他是Zalman Abraham Kekst神經(jīng)科學(xué)主席。該論文的第一作者是Tom Rossetti，他是Lisman現(xiàn)在在威爾康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)研究生院的本科生。

記憶分子的發(fā)現(xiàn)解決了神經(jīng)科學(xué)中最古老的謎團(tuán)之一 - 我們的大腦如何創(chuàng)造和保留長(zhǎng)期記憶？這一發(fā)現(xiàn)也開辟了大腦研究的全新途徑。有一天，通過(guò)針對(duì)CaMKII，我們可能能夠抹去創(chuàng)傷或吸毒成癮的記憶。雖然它會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的道德問(wèn)題，但它也可能讓我們通過(guò)消除不愉快經(jīng)歷的回憶來(lái)改變我們的過(guò)去。

CaMKII也被發(fā)現(xiàn)在阿爾茨海默病中發(fā)揮作用。從來(lái)沒有人清楚這種疾病是否會(huì)刪除長(zhǎng)期記憶，或者它們是否仍然存在，但卻無(wú)法回憶起來(lái)。更好地了解CaMKII可能會(huì)解決這個(gè)問(wèn)題。

“就像我們能夠理解細(xì)胞一樣，如果我們不了解DNA那么難以想象，如果你不知道什么分子存儲(chǔ)它，你就能理解記憶是不可想象的，”Lisman說(shuō)。

記憶可能感覺抽象或無(wú)關(guān)緊要，但它實(shí)際上是在大腦中發(fā)生的生化過(guò)程。它涉及神經(jīng)元通過(guò)“線”或連接它們的突觸相互通信。

電化學(xué)信號(hào)隨著它從神經(jīng)元連續(xù)傳播到突觸到神經(jīng)元的路徑構(gòu)成記憶。每當(dāng)你擁有那個(gè)記憶時(shí)，同一個(gè)途徑就會(huì)被激活。它被激活的越多，它就越能夠硬連接到大腦的電路中。最終，它成為一種長(zhǎng)期記憶。

激活還需要酶，即引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的分子。問(wèn)題是這些酶的存在時(shí)間不超過(guò)一周。如果要記憶，似乎酶必須保持功能數(shù)年甚至數(shù)十年。

一旦酶關(guān)閉，人們就會(huì)期待記憶與它們一起消失?！斑@成為神經(jīng)科學(xué)的圣杯，”Lisman說(shuō)?！按竽X中的一個(gè)分子如何作為記憶？大自然如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？”

從20世紀(jì)80年代中期開始，Lisman開始懷疑CaMKII酶可能是這個(gè)難題的解決方案。

當(dāng)CaMKII分子停止工作時(shí)，它可以被另一個(gè)CaMKII重新激活。這意味著總有很多CaMKII分子可用來(lái)代替停止工作的CaMKII。理論上，Lisman認(rèn)為，CaMKII簇可以在不喪失其整體功能的情況下招募替代分子。這意味著即使它們的組分分子不斷變化，這些簇實(shí)際上也是持久的?！瓣P(guān)于CaMKII的驚人之處，”Lisman說(shuō)，“一旦你打開它，它就會(huì)或多或少永遠(yuǎn)存在。”

從這個(gè)意義上講，CaMKII“存儲(chǔ)”記憶。它成為永久性確保記憶不褪色的分子。盡管大腦中還有許多其他的生物化學(xué)變化，但它仍然記錄了它需要做些什么以使記憶持久。

Lisman一直在研究他對(duì)CaMKII的研究，直到2009年才開始看起來(lái)他一切都錯(cuò)了。紐約州立大學(xué)下州醫(yī)學(xué)中心的研究人員聲稱，另一種名為PKMzeta的激酶是儲(chǔ)存記憶的分子。它引起了國(guó)際關(guān)注。

但是，李斯曼沒有放棄，并且在接下來(lái)的幾年里，進(jìn)一步的研究對(duì)紐約州立大學(xué)下州隊(duì)的研究結(jié)果產(chǎn)生了懷疑。

為證明他是對(duì)的，Lisman與紐約州立大學(xué)下州組織與PKMzeta進(jìn)行了同樣的CaMKII實(shí)驗(yàn)。他和他的團(tuán)隊(duì)將一只老鼠放在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。每當(dāng)動(dòng)物通過(guò)指定的位置時(shí)，它就會(huì)受到輕微的震動(dòng)。最終，動(dòng)物學(xué)會(huì)了通過(guò)向相反方向跑來(lái)避開沖擊區(qū)。

然后Lisman和他的團(tuán)隊(duì)關(guān)閉了嚙齒動(dòng)物大腦內(nèi)的CaMKII分子。老鼠停止下臺(tái)以避免震動(dòng)。動(dòng)物對(duì)沖擊區(qū)位置的記憶已被刪除。

在Lisman開發(fā)的模型中，CaMKII引起的化學(xué)反應(yīng)有助于加強(qiáng)神經(jīng)元之間的突觸連接。最終這些連接成為永久性的，創(chuàng)造了一系列神經(jīng)元和突觸，彼此相互結(jié)合。這條鏈成為長(zhǎng)期記憶。