神经元的突触可塑性与学习和记忆

大量研究表明,神经元的突触可塑性包括功能可塑性和结构可塑性,与学习和记忆密切相关.最近,在经过训练的动物海马区,记录到了学习诱导的长时程增强(long term potentiation,LTP),如果用激酶抑制剂阻断晚期LTP,就会使大鼠丧失训练形成的记忆.这些结果指出,LTP可能是形成记忆的分子基础.因此,进一步研究哺乳动物脑内突触可塑性的分子机制,对揭示学习和记忆的神经基础有重要意义.此外,在精神迟滞性疾病和神经退行性疾病患者脑内记录到异常的LTP,并发现神经元的树突棘数量减少,形态上产生畸变或萎缩,同时发现,产生突变的基因大多编码调节突触可塑性的信号通路蛋白,故突触可塑性研究也将促进精神和神经疾病的预防和治疗.综述了突触可塑性研究的最新进展,并展望了其发展前景.     

突触可塑性调节过程中蛋白质磷酸化修饰的研究进展

突触可塑性可以导致神经元传递效率的改变,是神经系统发育、学习记忆等脑的高级功能活动中细胞功能的重要基础。蛋白质磷酸化修饰通过蛋白激酶和蛋白磷酸酶之间的动态平衡对突触可塑性和突触传递的长期调节,参与各种脑疾病(包括精神疾病和神经退行性疾病)的发生发展。本文综述了磷酸化修饰和突触可塑性的关系,重点介绍了长时程增强和长时程抑制相关的离子型谷氨酸受体磷酸化修饰研究进展,以期为神经元突触可塑性改变相关的脑疾病研究提供新的思路。     

神经胶质细胞与突触可塑性研究新进展

突触的可塑性是研究学习与记忆的基础,很长时间以来人们对突触的可塑性研究主要集中在神经元和突触上;而胶质细胞的作用较少受到注意。最近的研究发现胶质细胞也参与突触的构成并影响突触的活动。研究表明中枢神经系统中的胶质细胞包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞可分别通过谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、ATP等信号调节突触的可塑性,从而为突触的可塑性研究提供了新的思路和方向,并有助于阐明突触的发生以及学习与记忆的机制。     

信号转导通路与表观遗传模式在学习和记忆中的作用

海马区神经突触长时程增强(LTP)是应用最广的神经突触可塑性研究模型,为学习和记忆脑功能的基础.cAMP反应元件结合蛋白(cAMP-CREB)、Ras/细胞外信号调节激酶(Ras /ERK)等信号通路参与了学习和记忆的过程.通过组蛋白乙酰化和DNA甲基化对染色质结构进行调节,可以介导长时间、持续性的学习和记忆行为变化,其中,丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)级联通路起到了关键作用.本文就学习和记忆形成中的信号转导、表观遗传模式及两者在学习和记忆中的作用进行综述.     

神经系统内水通道蛋白4的功能研究进展

水通道蛋白4 (aquaporin 4,AQP4) 是中枢神经系统内重要的水通道蛋白之一,除了在海马、视上核和室旁核等部位的少数神经元上有分布外,主要表达在星形胶质细胞和室管膜上皮细胞中.近期的研究发现,AQP4除了参与脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)分泌、吸收等中枢神经系统内水代谢平衡的调节外,还有许多令人感兴趣的功能表现.AQP4能够影响星形胶质细胞的迁移和胶质疤痕的愈合;影响神经信号的传导;还能够调节星形胶质细胞对K 和谷氨酸的重摄取;改变神经元神经递质的释放;参与突触以及细胞间隙连接的形成等.上述发现表明AQP4不仅是影响中枢神经系统内水和电解质平衡的关键因素,而且是决定星形胶质细胞结构功能的重要分子基础之一.因此AQP4为众多脑疾病的治疗提供具有重要价值的潜在药物作用靶点,调控AQP4的表达与功能将成为治疗许多神经系统疾病的新策略.     

长时程抑制在学习记忆中的作用及其分子机制的研究进展

长时程抑制(long term depression,LTD)是突触可塑性的重要形式之一,并且与学习记忆存在着密切的关系。近10年有关LTD的研究表明：LTD诱导和维持过程所必需的许多分子在进化上具有高度的保守性,多种细胞膜受体、细胞信号转导通路级联成分、基因表达的转录调节因子与学习记忆的调控有关,这些研究结果为我们阐明脑的正常功能,治疗中枢系统神经疾病,提供了新的线索。     

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。     

多巴胺调节海马神经元可塑性的研究进展

多巴胺是脑内重要的信息传递物质,不仅可以作为递质释放到前额叶、伏隔核等脑区,直接进行信息传递,也可以作为调质调节其它突触递质的传递,并影响神经元可塑性。海马参与构成边缘系统,受多巴胺能神经支配,执行着有关学习记忆以及空间定位的功能。海马神经元的可塑性是学习记忆的细胞分子基础。研究表明,多巴胺对海马神经元的突触可塑性和兴奋性可塑性都具有重要的调节作用。本文扼要综述多巴胺对海马神经元突触可塑性和兴奋性可塑性的调节机制的研究进展,以期为DA系统参与海马区学习记忆功能的研究提供新思路,更深入地了解学习记忆的神经机制。     

果蝇记忆相关蛋白的合成受RNA诱导沉默复合物通路的调节

蛋白质的合成是脊椎动物和无脊椎动物长时程记忆形成的普遍特征,同时伴随着细胞水平的一系列变化,包括突触和神经环路功能的可塑性改变。在突触部位合成的蛋白可能是突触和神经环路可塑性的基础,但在长时程记忆建立过程中突触蛋白的合成模式及其调节因子尚不清楚。钙一钙调蛋白依赖激酶Ⅱ（calcium／calmodulin-dependent kinaseⅡ,CaMKⅡ）在突触部位合成,是记忆形成所必需的蛋白。     

D-半乳糖合并Meynert基底核损毁对海马长时程增强和突触形态的影响

目的 :研究D 半乳糖合并Meynert基底核损毁Alzheimer病 (AD)大鼠模型海马突触可塑性的变化。方法 :通过0 .96 %D 半乳糖致亚急性损伤及鹅膏蕈氨酸损毁Meynert基底核建立AD动物模型 ,应用行为学测试、电生理学方法和电镜观察 ,研究AD模型大鼠海马突触形态结构和长时程增强现象 (long termpotentiation ,LTP)的变化。结果 :①AD模型大鼠在Morris水迷宫的学习记忆能力明显低于对照组 ;②AD大鼠海马CA1区突触的数密度、面密度明显减少 ;③AD模型大鼠海马齿状回产生的LTP较对照组明显降低。结论 :海马突触结构改变和功能可塑性的降低可能与AD大鼠的学习记忆能力下降有关     

突触可塑性与阿尔茨海默病

突触可塑性是指突触在神经元持续活动影响下发生的特异性数目、结构和功能的变化,它是学习记忆形成的基础,在神经功能中发挥重要的作用。突触可塑性包括突触传递和结构可塑性,二者与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)发病有密切关系。本文从突触可塑性相关的长时程增强(longterm potentiation,LTP)、突触相关蛋白、神经递质以及神经受体和离子在AD脑内的改变,探讨突触可塑性在AD发病机制中的可能作用,为研究AD发病机制,预防和治疗提供新思路。     

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。     

突触长时程增强形成与学习记忆的相关研究

突触长时程增强(LTP)的形成与学习记忆有相似特征,将其作为记忆的一种模式加以研究,并深入探索LTP机制产生与静止突触的关系,长时程突触修饰与突触后神经细胞内Ca^2 的作用机制,学习行为后海马内出现的突触效能变化与行为学习之间的关系,以及BDNF对海马突触的LTP调节与长时记忆所涉及关于LTP的相关基因表达。     

β-淀粉样蛋白抑制海马长时程增强机制的研究进展

认知、学习和记忆功能的进行性下降,是阿尔采末病（AD）的主要临床特征,其发病机制一般认为与β-淀粉样蛋白（Aβ）在脑内的沉积以及由此产生的神经毒性作用有关。海马长时程增强（LTP）是反映突触传递可塑性的重要指标之一,被认为与学习和记忆的形成有关。本文结合近年来对离体、在体以及转基因动物多方面的研究进展,扼要介绍了Aβ及其活性片段对海马LTP的影响,并从离子通道／受体、蛋白激酶、逆行信使和基因突变等方面阐述了Aβ抑制LTPT的可能机制。     

NO和CO加强海马活动依赖性长时程增强效应

ＮＯ和ＣＯ加强海马活动依赖性长时程增强效应长时程增强（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ,ＬＴＰ）效应是突触可塑性的一种形式,突触可塑性被认为与学习记忆密切相关。海马ＣＡｌ区ＬＴＰ的产生需要Ｃａ２＋通过ＮＭＤＡ受体离子通道进入细胞内;ＬＴＰ的...     

突触蛋白在学习记忆过程中的作用

学习和记忆是脑的高级功能。学习指人和动物获得外界知识的神经过程;记忆指将获得的知识储存和读出的神经过程。突触蛋白(synapsin)是一种与突触结构和功能密切相关的膜蛋白,在突触的可塑性以及长时程增强(long-timepotentiation,LTP)中起着重要作用。而突触可塑性是突触对内外环境变化作出反应的能力,是学习记忆的神经生物学基础。LTP一直被认为是学习记忆的神经基础之一,是突触可塑性的功能指标,也是研究学习记忆的理想模型。该文介绍突触蛋白在学习记忆过程中的作用及机制、突触蛋白在学习记忆研究中的应用。     

胰岛素对AD模型大鼠空间学习记忆能力的影响

目的:探讨胰岛素对阿尔茨海默氏病(AD)模型大鼠学习记忆能力影响及其可能机制。方法:大鼠海马微量注射Okadaic acid(OA),胰岛素侧脑室注射。水迷宫实验检测大鼠学习记忆能力;Western blotting实验检测大鼠海马烟碱型胆碱能受体的表达;免疫组化观察大鼠脑内胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达。结果:与对照组比较,模型组大鼠学习记忆能力明显下降(P<0.01),烟碱型胆碱能受体表达减少(P<0.05),GFAP免疫阳性星形胶质细胞增多(P<0.05)。与模型组相比,胰岛素组大鼠学习记忆能力明显提高(P<0.01),烟碱型胆碱能受体表达增多(P<0.05),GFAP免疫阳性星形胶质细胞减少(P<0.05)。结论:胰岛素提高AD模型大鼠的学习记忆能力可能与其改善模型鼠胆碱能系统功能及减少星形胶质细胞增生有关。     

神经元周围基质网络在调节认知功能及阿尔茨海默病中的作用

神经元周围基质网络(perineuronal nets,PNNs)是一种特殊的细胞外基质结构,具有调节突触可塑性、稳定突触和保护神经元免受氧化应激损害等多种复杂功能.PNNs参与认知的发展过程,包括编码、巩固和更新记忆,在神经可塑性和记忆调节中发挥着重要作用,而认知功能障碍是阿尔茨海默病(Alzheimer's dis...     

内侧隔核注射淀粉样β蛋白损害大鼠的长时程增强和认知行为（英文）

胆碱能神经元的逐渐丢失和进行性认知功能障碍是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的主要特征。脑内胆碱能神经元集中分布的区域之一是基底前脑的内侧隔核(medial septum,MS),其发出投射纤维至海马。尽管AD患者和动物模型脑内淀粉样β蛋白(amyloidβprotein,Aβ)的神经毒性包括特异性损伤胆碱能神经系统的作用已被广泛报道,但仍不清楚聚集在MS的Aβ是否会影响海马突触可塑性,进而影响学习记忆行为。本研究采用Morris水迷宫、Y型迷宫和在体海马长时程增强(long-term potentiation,LTP)记录,观察了MS注射Aβ对大鼠海马LTP及认知行为的影响,同时还以能特异性损伤γ氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)能神经元的海人藻酸(kainic acid,KA)作为对照,进行了效应比较。结果显示:(1)MS注射Aβ_(25–35),而非KA,明显损伤了大鼠在经典Morris水迷宫和对位水迷宫中的空间学习记忆能力;(2)MS注射Aβ_(25–35)和KA均损害了大鼠在Y迷宫中的新异环境探索能力;(3)MS注射Aβ_(25–35),而非KA,明显抑制了大鼠海马CA1区在体LTP;(4)Aβ_(25–35)和KA均未影响大鼠在行为学测试中的运动能力和电生理记录中的海马CA1区双脉冲易化(paired-pulse facilitation,PPF)。以上结果表明,MS注射Aβ能够损伤大鼠空间学习记忆能力、学习记忆灵活性和探索行为,并压抑海马LTP。结合以往研究,本研究提示:MS的胆碱能神经元及其海马投射可能是AD病程中受Aβ神经毒性作用损害的主要细胞和组织,选择性损伤MS中的胆碱能神经元会导致AD病程中的海马突触可塑性损伤和认知功能伤害。     

环腺苷酸应答元件结合蛋白与学习记忆

环腺苷酸(cAMP)应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)是一种核转录因子,可与cAMP反应元件结合,调节基因转录,具有调节精子生成,昼夜节律,学习记忆等功能.近年来关于其在学习记忆中的作用成为医学研究热点.CREB是神经元内多条信息传递途径的汇聚点,参与长时记忆形成和突触可塑性.长时记忆(long-term memory)形成需依赖CREB介导的基因转录,干扰或抑制CREB活性可破坏长时记忆.长时程增强(long-term potentiation,LTP)是研究学习记忆的理想模型,在LTP诱导和维持过程中均可观察到CREB活性持续升高.但增龄过程中,海马CREB活性下降,影响学习记忆功能,与许多神经退行性疾病发生有关.