钙神经素与学习和记忆

钙神经素 (calcineurin ,CN)是一种钙依赖的蛋白磷酸酶 ,其催化亚基的基因编码具严格保守性。近年来研究证明其在学习和记忆中有重要作用 ,参与了大脑神经元突触效应的去增强、多种不同机制的长时程抑制 (LTD)、长时程增强 (LTP)、认知记忆、短期记忆向长期记忆的转换、脑老化等过程。深入研究CN参与学习和记忆的机制及其与记忆减退性疾病的关系 ,具有重要理论与实践意义     

再可塑性在学习记忆中作用的研究进展

突触可塑性是学习记忆功能的重要细胞机制,也是神经科学领域的研究热点之一,其中长时程增强(long-term potentiation,LTP)与长时程抑制(long-term depression,LTD)是突触可塑性的两种主要表现形式。作为突触可塑性高级形式的再可塑性(metaplasticity),是指突触可塑性的可塑性,即突触活动的过往史对后继的突触可塑性产生影响,这表明突触的可塑性依赖于当前的突触"状态",因此对探究大脑学习记忆功能与疾病对认知的影响具有重要意义。自再可塑性的概念提出以来,便引起了广泛关注,大量的实验现象与细胞机制的研究成果已经使再可塑性的理论体系逐渐完善。尤其是近年来,人们发现再可塑性调节不仅可以影响突触可塑性,在个体水平上,再可塑性调节也可以提高动物的学习记忆能力,并且可以调控神经网络对特定信息的编码。这些研究成果不仅极大地丰富了再可塑性的理论体系,也为人们探究学习记忆功能开辟了新的道路。本文从以下三个方面对再可塑性调节的研究进展进行了概括与总结:(1)再可塑性的主要分子机制;(2)再可塑性对学习记忆功能的影响;(3)再可塑性领域的研究展望。     

内源性甲醛异常蓄积与记忆衰退

近期,本实验室报道了内源性甲醛浓度与认知功能损伤程度之间的关系(Neurobiol Aging,2011,32(1):31-41).观察到转基因痴呆小鼠(APP、APP/PS1)及衰老加速型(SAMP8)小鼠脑内甲醛浓度较对照组显著升高.参照痴呆鼠脑内甲醛浓度,实验人员对正常成年小鼠进行注射,导致其视觉空间记忆能力减退.注射甲醛消除剂可以降低老龄大鼠体内甲醛浓度、减少APP痴呆模型小鼠脑内的老年斑,且能观察到记忆功能的改善.临床观察显示,老年痴呆患者尿甲醛浓度与认知功能损伤程度之间呈正相关.甲醛的过量蓄积造成脑慢性损伤,可能是散发性老年记忆衰退的机制之一.     

葡萄糖转运体4与高脂膳食诱导的认知改变和海马内葡萄糖代谢的关系

海马不仅参与学习和记忆,而且对食欲和能量平衡也发挥作用。阐明海马内葡萄糖转运体4(glucose transporter 4,GLUT4)与海马依赖性认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢之间的关系,对深入理解营养性肥胖和糖尿病相关疾病的病理生理基础以及治疗认知功能障碍有重要意义。本文对近年来海马内GLUT4与海马依赖性认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢之间关系的相关研究进行综述,主要探讨:(1)GLUT4的结构和海马内分布及功能;(2)海马内GLUT4转位;(3)PI3K-AktGLUT4信号通路与高脂膳食诱导的认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢的关联;(4)海马内PI3K-Akt-GLUT4信号通路与糖尿病相关的认知功能障碍的关联;(5)葡萄糖代谢异常引起认知功能障碍的可能机制。     

综述: 果蝇复杂脑功能研究进展

全面揭示脑的奥秘是现代科学所面临的最大挑战.通过脑研究,我们可以获得防治脑疾病、认知及心理障碍的线索和工具,找到提高人类智力和心理健康水平的途径,并发展出具备高等智能的机器人.果蝇作为研究基因-神经回路-行为关系的首选模式动物,日益得到重视.本文围绕果蝇复杂脑功能包括视觉学习记忆、欲望与动机、情感相关行为和社会行为的研究意义及前景、已知调控基因及神经回路以及未来研究方向展开综述,便于读者把握相关领域的全貌.     

果蝇复杂脑功能研究进展

全面揭示脑的奥秘是现代科学所面临的最大挑战.通过脑研究,我们可以获得防治脑疾病、认知及心理障碍的线索和工具,找到提高人类智力和心理健康水平的途径,并发展出具备高等智能的机器人.果蝇作为研究基因-神经回路-行为关系的首选模式动物,日益得到重视.本文围绕果蝇复杂脑功能包括视觉学习记忆、欲望与动机、情感相关行为和社会行为的研究意义及前景、已知调控基因及神经回路以及未来研究方向展开综述,便于读者把握相关领域的全貌.     

记忆水平依赖的海马-前额叶神经节律交互

海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)的协同作用是记忆加工过程的关键,其相互作用对学习和记忆功能至关重要.大量证据表明,情景记忆的形成、巩固与检索依赖于特征神经节律在PFC和HPC脑区间的同步作用,这些节律包括theta节律、gamma节律和sharp wave ripples (SWRs)节律等.在精神类疾病中患者往往伴随出现学习记忆功能障碍,基于人类和动物的脑电研究均发现以上3种神经节律在HPC和PFC之间的同步性下降,可能作为反映精神病理下认知功能障碍的重要指标.本文从HPC-PFC网络中的神经节律研究出发,总结了theta节律、gamma节律和SWRs节律在两脑区间的协调交互模式在情景记忆中的作用,以及精神分裂症和抑郁症状态下HPC-PFC通路上神经节律的异常表现及其潜在损伤机制,为今后精神疾病的快速诊断提供客观依据.     

睡眠剥夺对认知功能的影响研究进展

睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)是一种由于环境或自身原因无法满足正常睡眠的情况.认知是个体认识和理解事物的心理过程,包括对自己与环境的确定、感知、注意、学习和记忆、思维和语言等.认知功能由多个认知域组成,包括记忆、计算、时空间定向、结构能力、执行能力、语言理解和表达及应用等方面.SD可对认知功能产生一定影响,如清醒度、警觉性及注意力下降;感官知觉能力下降;学习记忆能力下降等.SD可能增加氧自由基产生,改变神经递质动态分布,损伤海马结构,诱导异常基因表达以及抑制长时程增强效应,引起脑内神经结构状态紊乱,导致认知功能障碍.本文从SD所致认知障碍的表现形式,认知障碍的可能机制以及SD与神经变性的关系三个方面探讨SD对认知功能的影响.     

老化认知神经科学:研究现状与未来展望

人口老龄化已经成为我国乃至全球面临的一个严峻的社会问题.开展老化认知神经科学研究,从认知、脑结构和脑功能层面揭示脑老化的机制和规律,进而探索并开发出延缓认知下降的方法和工具,对保持老年脑健康及提升生活质量具有重要意义.本文从脑结构老化、脑功能老化以及脑血流量与脑老化等方面概述了认知老化的神经机制.前人从补偿和去分化角度构建了多个认知老化理论和假说,然而,这些理论和假说较少考虑到脑结构老化、静息态研究及脑血流量的研究发现.坚持规律的运动、多做一些认知参与的活动、保持健康的生活方式和饮食模式,有助于老年人保持认知功能并延缓认知与脑老化.在老化认知神经科学未来发展方向上,从认知老化理论的发展以及成人毕生发展视角,对脑老化的脑功能网络研究、脑老化与可塑性以及基因对脑老化的影响等方面进行了展望.最后,本文从建立中国成人毕生发展行为-基因-脑数据库、使用和研发新技术研究认知老化、深入探索有效的脑功能改善方法、开展农村老年人研究及临床老年群体研究等方面,对国内老化认知神经科学的发展趋势进行了展望.     

创伤后应激障碍闯入性记忆的生物学机制

创伤应激障碍主要以记忆紊乱为临床表现,其中闯入性记忆是其最显著特征.本文就闯入性记忆发生的生物学机制着重从前额叶、海马和杏仁核、神经环路来探讨创伤应激对脑认知功能的损害机制.     

核酸(脱)甲基化与内源甲醛及认知损伤

核酸(DNA和RNA)甲基化/脱甲基是表观遗传调控的重要机制.甲醛参与DNA、RNA的甲基化/脱甲基过程,从而影响表观遗传的调节,包括学习记忆等认知功能.然而,甲醛代谢失调将影响核酸的甲基化与脱甲基,使动物的学习记忆能力下降,造成认知损伤.对北京地区604名老人(≥60岁)的调查显示,内源甲醛含量与被试受教育的年限相关,受教育程度越高,内源甲醛含量越低,反之亦然.这些结果表明,内源甲醛在人类学习记忆中扮演重要的角色,"活到老,学到老"可以延缓甲醛代谢失调引起的老年认知损伤.因此,研究内源甲醛代谢与核酸甲基化修饰之间的关系,对探索记忆储存及认知损伤等表观遗传学相关疾病的发生发展机制,具有一定的启示.     

生物多样性与生态系统功能:最新的进展与动向

生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制是当前生态学领域的重大科学问题。 2 0 0 2年以来人们不再过多地纠缠于“抽样 -互补之争” ,对这一世纪课题的认识又有了新的进展。 (1)人们开始运用已有的知识揭示更大时间和空间尺度上的物种多样性 -生态系统功能关系。多样性作用机制可能存在着动态变化———“抽样向互补转型” :群落建立初期 ,抽样效应是主要的多样性作用机制 ;随时间推移 ,生态位互补成为主要机制。理论研究则预测 :局域尺度上生态系统功能与物种多样性呈现单峰曲线关系 ,在区域尺度上为单调上升关系 ;(2 )非生物因素与多样性 -生产力的交互关系吸引了许多实验研究。人们发现 :物种多样性 -生产力关系可能会受到资源供给率和环境扰动的修正 ,环境因素可能是多样性 -生产力关系的幕后操纵者 ;(3)人们开始重视营养级相互作用对于多样性 -生态系统功能关系的影响 ,生态位互补和抽样假说开始被扩展运用到消费者营养级上 ;(4 )人们开始认真思考物种共存机制在多样性 -生态系统功能关系的形成中所扮演的角色。理论模型研究表明 ,不同的物种共存机制会导致不同的多样性 -生产力关系     

无线神经遥测技术在阿尔茨海默病转基因小鼠恐惧学习记忆活动中的应用——海马Theta节律观察

APP/PS1/tau三转基因(3xTg)小鼠是国际公认的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)动物模型,其6月龄时即可表现出与海马相关的认知活动障碍及电生理指标异常,但同步记录AD小鼠行为学和脑电活动的研究仍鲜有报道。近年来,无线遥测技术的发展为同步记录小动物行为和脑电活动创造了条件。本研究利用无线神经遥测技术,结合行为学检测手段,同步记录了3xTg AD小鼠在恐惧记忆活动过程中的行为学表现和海马Theta节律变化,以期揭示AD时认知功能障碍与Theta节律的关系。结果显示:(1)恐惧学习训练阶段,3xTg小鼠与野生型(wild type, WT)小鼠相比,行为学和脑电活动均无明显差异;(2)记忆检测阶段,3xTg小鼠因条件刺激(conditioning stimulus, CS)引起的僵直比率显著低于WT小鼠;(3)条件刺激前(Pre-CS)与CS期间3xTg小鼠海马Theta节律的峰值功率均明显低于WT小鼠;(4) CS可有效提高WT小鼠海马CA1区Theta节律的峰值频率,而这一刺激对3xTg小鼠无效。以上结果表明,3xTg小鼠在认知行为障碍即恐惧学习记忆能力下降的同时,伴有海马CA1区Theta节律的发放频率与发放功率降低。据此推测,Theta节律活动的衰减与3xTg小鼠恐惧记忆行为障碍有关,增强海马Theta节律可能有助于认知行为的改善。     

学习与记忆神经机制研究进展

学习与记忆是大脑的重要高级功能,认知神经科学的迅速发展为探索学习与记忆的神经机制提供了新的思路和方法。突触的可塑性变化可能是记忆形成与巩固的分子与细胞机制,随着神经联结的形成,大脑构建出不同的记忆通路,不同类型的记忆又享有各自的记忆系统。对记忆的脑机制研究能够指导人们如何有效地提高记忆。论述了记忆的形成与巩固的神经机制,脑的记忆系统以及如何有效地提高记忆成绩。     

视觉功能减弱增强小鼠听觉恐惧条件反射（英文）

作为一种高级认知活动,视觉功能减弱是否影响听觉恐惧条件化学习目前还不清楚.本文以突变体rd/rd、cl/cl小鼠为视觉功能减弱组,研究视觉功能减弱是否对听觉巴甫洛夫条件化恐惧反应有影响.在恐惧条件化、恐惧消退和消除记忆再现阶段记录了僵直行为.研究结果表明,视觉功能的减弱更有利于小鼠听觉恐惧条件化的建立.文中讨论了出现此结果的可能神经机制.     

脑科学和脑功能MR成像

目的：在对大脑认知功能进行脑功能成像研究之中,随着磁共振成像技术的发展,人们现在可以对脑的认知功能,如视觉、运动、语言和记忆等功能中枢进行成像。本文首先介绍了脑科学的发展历程,并从脑功能MR成像的方法出发,分析了其成像机理,探讨了用脑功能MR成像为手段对脑科学—认知科学进行的方法研究,最后对脑功能MR成像应用于脑科学的研究作了展望。     

β-淀粉样蛋白对海马长时程增强的影响

β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)在脑内沉积形成的老年斑是阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)的一个主要病理特征。然而,目前研究表明,在AD出现神经变性前的早期记忆功能障碍中,可溶性Aβ已经发挥了重要作用。可溶性Aβ引起认知功能下降的机制目前尚不清楚。海马长时程增强(long-term potentiation,LTP)是反映突触可塑性的重要指标,被认为与学习和记忆的形成有关。关于Aβ影响海马LTP的研究报道,尤其是利用转基因动物取得的研究成果,为解释AD患者出现的学习记忆功能障碍提供了有力的实验证据。本文结合近年来对AD进行的诸多基础性研究,扼要介绍了Aβ尤其是可溶性Aβ及其活性片段对海马LTP的影响,并讨论了Aβ抑制海马LTP的可能机制。     

昆虫嗅觉系统结构与功能研究进展

昆虫的脑由前脑、中脑和后脑组成,其中前脑含有高级感觉中枢,如蘑菇体和中央复合体,控制昆虫的学习、记忆和运动等高级神经活动;中脑包含触角叶,是嗅觉神经中心;而后脑则通常不发达,主要包括内分泌神经元和控制进食与消化的运动神经元。不同于其他物种,昆虫由于其特殊的生活习性,听觉和视觉系统相对退化,主要依赖嗅觉来捕食、交流和求偶,因此嗅觉系统尤其发达。本文综述了目前对昆虫的脑部主要神经结构和功能(中央复合体、蕈形体和触角叶结构)以及昆虫脑部结构遗传变异(性别异构,不同发育时期、不同昆虫以及昆虫与其他动物的脑部结构差异)的研究进展,并总结了目前昆虫脑对信号的加工处理和识别机制的研究结果。     

无创穿颅电刺激对人脑神经活动和认知功能的调控

穿颅电刺激被认为可以无创调节大脑的神经活动,为研究特定脑区与某一认知功能间的因果关系提供了可能.近些年,对穿颅电刺激作用机制和其对认知、运动功能调控的研究方面取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们总结了以往关于穿颅直流电刺激、穿颅交流电刺激和穿颅随机噪声电刺激三种刺激方式的发展历史及其作用机制,同时总结了其对感知觉(主要是视觉知觉)、注意和记忆等认知功能的调控,并对未来的研究方向进行了展望.     

综述: 无创穿颅电刺激对人脑神经活动和认知功能的调控

穿颅电刺激被认为可以无创调节大脑的神经活动,为研究特定脑区与某一认知功能间的因果关系提供了可能.近些年,对穿颅电刺激作用机制和其对认知、运动功能调控的研究方面取得了很多重要进展.在这篇综述中,我们总结了以往关于穿颅直流电刺激、穿颅交流电刺激和穿颅随机噪声电刺激三种刺激方式的发展历史及其作用机制,同时总结了其对感知觉(主要是视觉知觉)、注意和记忆等认知功能的调控,并对未来的研究方向进行了展望.