每當(dāng)我們冒險(xiǎn)進(jìn)入一個(gè)新地方時(shí)，我們大腦內(nèi)置的 GPS 會(huì)立即啟動(dòng)并開始形成我們周圍環(huán)境的空間地圖。幾天甚至幾周后，這張地圖可能會(huì)固化為我們可以回憶的記憶，以幫助我們?cè)诜祷靥囟ㄎ恢脮r(shí)更輕松地導(dǎo)航。
大腦如何形成這些空間圖是非常復(fù)雜的——這個(gè)過(guò)程涉及基因、蛋白質(zhì)和神經(jīng)回路之間復(fù)雜的分子相互作用以塑造行為。也許不足為奇的是，這種多人互動(dòng)的精確步驟一直困擾著神經(jīng)生物學(xué)家。
現(xiàn)在，科學(xué)家們通過(guò)哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦尼克研究所的多實(shí)驗(yàn)室合作，在理解參與大腦空間圖創(chuàng)建的分子機(jī)制方面取得了重大進(jìn)展。
這項(xiàng)在老鼠身上進(jìn)行并于 8 月 24 日在Nature 雜志上發(fā)表的新研究確定了一種名為Fos的基因是空間映射的關(guān)鍵參與者，它幫助大腦使用專門的導(dǎo)航細(xì)胞來(lái)形成和維持穩(wěn)定的環(huán)境表征。
“這項(xiàng)研究將不同層次的理解聯(lián)系起來(lái)，在分子與行為和記憶回路的功能之間建立了非常直接的聯(lián)系，”高級(jí)作者、HMS 神經(jīng)生物學(xué)副教授克里斯托弗哈維說(shuō)。“在這里，我們可以了解空間地圖的形成和穩(wěn)定性的真正基礎(chǔ)。”
如果這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為人類，它們將提供關(guān)于我們的大腦如何構(gòu)建空間圖的重要新信息。最終，這些知識(shí)可以幫助科學(xué)家更好地理解當(dāng)這個(gè)過(guò)程發(fā)生故障時(shí)會(huì)發(fā)生什么，因?yàn)樗ǔＪ怯捎谀X損傷或神經(jīng)退行性變而導(dǎo)致的。
內(nèi)存映射
海馬體位于大腦顳葉深處，在包括老鼠和人類在內(nèi)的許多物種的學(xué)習(xí)、記憶和導(dǎo)航中起著至關(guān)重要的作用。科學(xué)家們?cè)缇椭?，?duì)于導(dǎo)航來(lái)說(shuō)，海馬體包含稱為位置細(xì)胞的特殊神經(jīng)元，當(dāng)動(dòng)物在太空中的不同位置時(shí)，它們會(huì)選擇性地變得活躍。通過(guò)在動(dòng)物在其環(huán)境中移動(dòng)時(shí)打開和關(guān)閉，位置細(xì)胞本質(zhì)上構(gòu)建了可以合并到記憶中的周圍區(qū)域的地圖。
“我的實(shí)驗(yàn)室多年來(lái)一直在研究空間導(dǎo)航，包括位置細(xì)胞如何形成環(huán)境地圖并形成空間記憶，”哈維說(shuō)，但“這些過(guò)程背后的分子機(jī)制很難在行為動(dòng)物中研究。”
為了研究參與這一映射過(guò)程的分子級(jí)聯(lián)，Harvey 和第一作者、Harvey 實(shí)驗(yàn)室神經(jīng)生物學(xué)研究員 Noah Pettit 與共同資深作者、HMS 神經(jīng)生物學(xué) Nathan Marsh Pusey 教授 Michael Greenberg 和作者 Lynn 合作Yap，畢業(yè)于哈佛博士。神經(jīng)科學(xué)項(xiàng)目，她在格林伯格實(shí)驗(yàn)室完成了她的博士工作。
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