2021-10-19 14:00

研究:血清素稳定社会记忆

Seroto<em></em>nin stabilizes social memories

谁不想记住你遇到的人,即使只是简单的介绍?

斯坦福大学吴Tsai神经科学研究所的科学家们的新研究表明,这可以通过对大脑血清素系统的靶向刺激来实现。

在2021年10月6日发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究中,斯坦福大学的研究小组首次能够观察小鼠大脑如何形成对新认识的记忆,并证明了靶向药物有选择性地抑制或增强这些社会记忆的能力。

“我们发现神经元,似乎告诉老鼠与一个新的交互动物有不同的味道,不同的表情,不同的姿势,等,并生成一个新的个人记忆痕迹,”Robert Malenka说医学博士南希的朋友普利兹克斯坦福大学医学院精神病学和行为科学教授。“通过上下调节神经活动,我们能够改变动物后来对这个新个体的记忆程度。”

马伦卡实验室的博士后研究员、这项新研究的主要作者吴晓廷博士补充说:“和我们一样,老鼠生活在社会群体中,需要能够迅速记住另一个动物是家庭成员、曾经的攻击者、潜在的配偶,等等。”“这一发现非常令人兴奋,因为它代表了社会记忆的最早期阶段。社会记忆是一种记住新个体的能力,然后可以通过未来的经验建立起来。”

这项研究为Malenka实验室越来越多的研究工作增添了新的一环,这些研究表明血清素和其他神经调节化学物质是如何控制大脑中的社会认知的,并代表着朝着靶向治疗迈出了有希望的一步,有一天,这些靶向治疗可能会改善自闭症、抑郁症、抑郁症等疾病中受损的社会功能。创伤后应激障碍(PTSD)。

大脑是如何建立档案的

多年来,神经科学家一直在研究大脑记忆中心海马体的神经回路是如何支持多层次社会记忆的形成的。Wu, Malenka和同事们想知道当动物第一次遇到一个新的个体时,这些社会“档案”是如何开始的。

在Wu的带领下,研究人员将注意力集中在靠近大脑中心的一个泪滴状的神经元簇上,这个神经元簇被称为内侧隔。他们发现,在两只陌生老鼠之间的社交活动中,这个神经元簇特别活跃。

为了测试内侧隔细胞是否与动物记忆新个体的能力有关,研究小组对这些细胞进行了基因改造,使其对一对定制药物化合物敏感——一种激活细胞,另一种关闭细胞。然后,他们给老鼠注射其中一种药物,然后将其引入另一只不熟悉的老鼠。

通常情况下,当老鼠第一次见到新的个体时,它们会非常好奇,摸它们的胡须,到处嗅它们。然而,一旦最初的调查结束,这些动物基本上就会回到自己的工作中去。动物们清楚地记得最初的相遇至少有半个小时,因为再次见到同样的动物不会让它们兴奋:我刚刚见到的毛茸茸的脸——在这里没有什么新东西。

但当研究人员在引入新动物之前使用一种药物选择性地抑制中间隔神经元时,他们阻止了这些社会记忆的形成。第一次见面很正常,但当动物们仅仅几分钟后再次见面时,受影响的老鼠表现得就像从未见过其他动物一样。

另一方面,在动物第一次见面时,使用另一种药物选择性地增强中间隔的活动,会触发超级强大的社会记忆:正常情况下,老鼠会在几小时内忘记第一次见面,但这些老鼠甚至在24小时后都能清楚地认出他们的新相识。

在证明了这些中间隔膜神经元对新的社会记忆的形成至关重要之后,研究人员又证明了这些记忆是如何储存的。他们追踪了被认为存在社会记忆的海马体区域的中间隔神经元投射,并展示了这些投射的激活是如何在社会交往中触发该区域的突触连接的。

马伦卡说:“据推测,这些加强的联系代表着新个体新记忆的产生,如果动物再次遇到彼此,海马体就可以为其添加更多的背景信息。”

血清素的新作用Nin在形成社会记忆方面的作用

但研究小组的研究还没有结束,他们还想知道在社交活动中是什么触发了内隔细胞的活动。基于Malenka实验室越来越多的关于神经递质血清素在社会认知中的作用的研究,该团队有很强的预感去寻找哪里。

通过一系列全面的实验,研究人员证明,脑干中产生5 -羟色胺的神经元会在新的社交场合中释放整个大脑中的神经调节化学物质;这种释放通过一种特殊的5 -羟色胺敏感受体分子刺激中间隔神经元;阻止5 -羟色胺的释放或中隔中的受体分子的激活,就会阻止新的社会记忆的形成。

同样,研究人员表明,通过在初次社交中增强血清素信号,可以使社会记忆持续10倍的时间——要么通过刺激脑干中产生血清素的神经元,要么直接注射一种药物,激活特定的血清素受体到内侧隔本身。

研究人员说,新社会记忆的形成仅依赖于贯穿神经系统的16种不同血清素受体分子中的一种,这一发现有望转化为人类精神疾病。

吴说:“我们知道,社会记忆问题会成为抑郁症和创伤后应激障碍等疾病的问题,人们会把情绪或记忆错误地归因到生活中不同的人身上。”“这些发现的美妙之处在于,你可以想象,使用只针对中间隔这种特殊类型的血清素受体的药物,来改善社会记忆缺陷,而不影响全身其他血清素信号。”

5 -羟色胺可能因其在抑郁症中的作用而广为人知,有时可以通过提高大脑中神经调节器的水平来治疗抑郁症,但神经递质的功能一直非常难以确定。这种神经递质由脑干中的一簇神经元产生,在大脑和神经系统中释放,与调节情绪、饥饿、攻击性、睡眠、恶心和消化有关。

“我认为,越来越明显的是,将任何‘全局’功能归因于血清素这样的神经调节剂是没有根据的。为了了解它们在正常大脑功能和疾病中的作用,我们需要了解它们活动的大脑区域的特定背景,”Malenka说。

马伦卡实验室正在努力分离血清素系统在社会认知功能障碍中所起的特定作用,这项新的研究为他们的工作增添了新的内容。

例如,2018年《自然》杂志(Nature)的一篇论文显示,动物的整体社交能力是如何由位于附近大脑伏隔核(nucleus accumbenn)的同一亚型血清素受体调节的。今年早些时候,该实验室在这篇论文中证明,同一种增强社会记忆的靶向药物,也改善了六种不同的自闭症小鼠模型的社交能力。在2019年的一项研究中,该小组展示了休闲药物MDMA(有时被称为莫利或摇头丸)对血清素信号的独特影响,可以用来隔离药物可能对社会关系的治疗增强作用,而不涉及其危险的成瘾特性。

马伦卡说:“我们正在努力建立对神经功能的基本理解,这些神经功能在精神障碍中出错,影响社交和社会认知。”“我相信这是我们为一些最复杂和使人衰弱的精神疾病症状建立治疗方法的唯一希望。”