【PNAS】记忆是如何产生和储存的？——首次实现对活体大脑基因表达的实时监测！

明尼苏达大学双子城分校的研究团队开发了一种新技术，这种技术首次可视化了活鼠大脑中的mRNA分子。通过这项研究，研究人员提供了记忆是如何在大脑中形成和存储的新见解，并将有望为科学家们提供有关阿尔茨海默病等疾病的新信息。

从物理的角度，记忆是如何产生的并且储存在大脑中的始终存在着许多谜团。众所周知，mRNA作为一种参与蛋白质生成的RNA，它产生于记忆形成和储存的过程中，但目前我们在细胞水平上研究这一过程的技术有限。

Arc是被神经元活动快速转录的基因之一，它被用作记忆痕迹或印迹细胞的标记。由于先前的研究仅能通过解剖小鼠来观察大脑中的RNA，而难以监测活体动物中快速和瞬时的基因表达，因此尚未清楚印记细胞的动力学。

目前明尼苏达大学双子城分校的团队开发的这项新技术，为科学家提供了一扇窗口，让他们能够观察活小鼠大脑中的RNA合成。该研究的主要作者、明尼苏达大学电气和计算机工程系副教授Hye Yoon Park 解释说：“我们仍然对大脑中的记忆知之甚少。我们都知道mRNA的合成对记忆的产生和储存至关重要，但以前无法在活大脑中想象这一场景。因此目前我们的工作是这一领域的重大贡献。有了这项新技术，神经科学家们可以在未来用它进行各种不同的实验和记忆测试。”研究结果于7月1日发表在美国科学院院报上。

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2117076119

团队所领导的这项研究涉及了基因工程、双光子激发显微镜和优化图像处理软件。首先，研究人员对小鼠进行了基因改造，使其产生绿色荧光蛋白（源于水母的蛋白）标记的mRNA，从而能够看到小鼠大脑中何时何地生成他们正在寻找的Arc mRNA。

由于小鼠是活着的，研究人员可以对它进行更长时间的研究。利用这种新方法，研究人员在小鼠身上进行了实验。在一个多月的时间里，他们能够实时看到当老鼠产生和存储记忆时，神经元或者说神经细胞在进行着什么样的工作。

一直以来，神经科学家们在理论上认为，大脑中的某些神经元群在某个记忆形成时就会放电，而当记忆被储存时，那些相同的细胞会再次放电。然而，在实验中，研究人员发现，不同的神经元组每天都会触发老鼠的记忆。在小鼠产生记忆后的几天内，研究人员在大脑的脾后皮质 (RSC) 区域定位了一小部分重叠或每天持续产生 Arc mRNA 的细胞，他们认为是这一区域负责该记忆的长期储存。

Park说：“我们的研究是关于记忆的产生和提取。如果我们能理解这些如何发生的，这将对我们理解阿尔茨海默病和其他与记忆相关的疾病非常有帮助。也许患有阿尔茨海默氏症的人仍然将记忆储存在某个地方，只是他们无法找回它们。所以从长远来看，也许这项研究可以帮助我们克服这些疾病。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2022-07-imaging-technique-gene-brains-mice.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。