神奇新發(fā)現(xiàn)!RNA能將記憶從一個(gè)動(dòng)物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)動(dòng)物

“突觸連接被剔除并沒(méi)有影響,”Glanzman說(shuō),“這表明記憶不是存儲(chǔ)在突觸中,而是存儲(chǔ)在其他地方的?!?/p>


一組研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)RNA將記憶從一只動(dòng)物轉(zhuǎn)移到另一只動(dòng)物里,如果這一結(jié)論能在其他物種中得到證實(shí),那么這一發(fā)現(xiàn)將是記憶研究的一項(xiàng)里程碑成果——記憶并不只是存在于神經(jīng)細(xì)胞連接中,它們可能受到RNA誘導(dǎo)的表觀遺傳變化的影響。


這一研究成果公布在5月14日的eNeuro雜志上。


加州大學(xué)圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學(xué)家Bridget Queenan(未參與這項(xiàng)研究)認(rèn)為,“這項(xiàng)研究表明,RNA是尋找記憶缺失的一環(huán)。如果循環(huán)神經(jīng)RNA可以傳遞行為狀態(tài)和變化,協(xié)調(diào)短暫的和持久的記憶,那么這就說(shuō)明人類記憶就像情緒一樣,需要通過(guò)身體和大腦之間的相互作用來(lái)解釋?!?/p>


神奇的記憶

幾十年來(lái),研究人員一直在努力尋找記憶的形成方式,時(shí)間和地點(diǎn)。在20世紀(jì)40年代,加拿大心理學(xué)家Donald Hebb提出,記憶是由神經(jīng)元之間的聯(lián)系產(chǎn)生的,也就是突觸,并且隨著這些聯(lián)系變得更強(qiáng)和更豐富而得以存儲(chǔ)。然而,20世紀(jì)60年代的實(shí)驗(yàn)表明,RNA可以在記憶中發(fā)揮作用,不過(guò)研究被認(rèn)為是不可重復(fù)的。


最新研究的作者之一,加州大學(xué)洛杉磯分析的David Glanzman研究了將近40年的記憶細(xì)胞生物學(xué),他認(rèn)為此前他本人也一直認(rèn)為記憶存儲(chǔ)在突觸中。然而,幾年前,他和他的同事們開(kāi)始在加利福尼亞海蝸牛(Aplysia californica)中重復(fù)此前的記憶擦除研究。


Aplysia是這類研究中的良好模型,因?yàn)樗纳窠?jīng)元比脊椎動(dòng)物等高等生物的神經(jīng)元大10至15倍,而其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)較小,這樣人們就能很容易的對(duì)記憶形成過(guò)程中的信號(hào)傳導(dǎo)進(jìn)行檢測(cè)。此外,Aplysia的記憶編碼機(jī)制在進(jìn)化中是高度保守的,與哺乳動(dòng)物很相似,能夠作為人類記憶形成研究的模式生物。


結(jié)果研究小組從記憶擦除實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),用于“存儲(chǔ)”記憶的突觸不是必須的。


“突觸連接被剔除并沒(méi)有影響,”Glanzman說(shuō),“這表明記憶不是存儲(chǔ)在突觸中,而是存儲(chǔ)在其他地方的。”


RNA的重要作用

于是Glanzman將注意力轉(zhuǎn)向RNA,因?yàn)樵缙谘芯刻崾舅c記憶有關(guān),而且最近的實(shí)驗(yàn)表明長(zhǎng)期記憶儲(chǔ)存在神經(jīng)元的細(xì)胞中,而不是突觸中。


Glanzman選擇了Aplysia,他們對(duì)Aplysia的尾巴進(jìn)行了輕微的電擊,海蝸牛對(duì)電擊產(chǎn)生了防御性撤退反射:蝸牛收縮身體,以保護(hù)自己免受傷害。之后研究人員發(fā)現(xiàn)輕輕敲打這種動(dòng)物,受過(guò)電擊的動(dòng)物有持續(xù)約50秒的防御性收縮,而那些沒(méi)有被電擊過(guò)的對(duì)照組海蝸牛只收縮了約1秒。


接下來(lái)研究人員將海蝸牛的尾巴拔出,拉出腹部神經(jīng)元,提取RNA,將RNA溶解到去離子水中,然后將溶液注入從未受過(guò)刺激的海蝸牛的頸部。此外,研究人員也提取了未受刺激的海蝸牛RNA,注射到幼體海蝸牛體內(nèi),作為對(duì)照。


24小時(shí)后研究人員發(fā)現(xiàn)被注射的海蝸牛經(jīng)輕敲,表現(xiàn)出好像被電致敏過(guò)一樣,顯示了約40秒的防御性收縮。


研究人員還發(fā)現(xiàn),DNA甲基化似乎是海蝸牛間記憶轉(zhuǎn)移所必需的。當(dāng)Glanzman和他的同事阻止了DNA甲基化,這些處理過(guò)的海蝸牛也只會(huì)收縮僅僅幾秒鐘。


Glanzman想知道影響接受注射的神經(jīng)元連接的RNA與未受刺激的海蝸牛RNA有何不同,為此他們移除了海蝸牛的感覺(jué)神經(jīng)元,將細(xì)胞培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中,然后將細(xì)胞暴露于受刺激海蝸牛的RNA中。


結(jié)果發(fā)現(xiàn)比較于未受刺激的海蝸牛,其感覺(jué)神經(jīng)元要多得多。刺激后海蝸牛的RNA在體外也增強(qiáng)了感覺(jué)神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元之間的突觸,這表明它確實(shí)是RNA運(yùn)輸了記憶,Glanzman解釋說(shuō)。


來(lái)自首爾國(guó)立大學(xué)神經(jīng)學(xué)家Bong-Kiun Kaang則認(rèn)為這個(gè)想法“似乎非常激進(jìn),因?yàn)槲覀儧](méi)有一個(gè)具體的機(jī)制來(lái)研究它如何以非突觸的方式工作”。


Glanzman說(shuō),“這個(gè)想法很可能會(huì)打擊我的大部分同行。但如果我們是對(duì)的,那么這就是了解記憶如何工作的真正開(kāi)端?!?/p>


原文標(biāo)題


RNA from trained Aplysia can induce an epigenetic engram for long-term sensitization in untrained Aplysia