研究發(fā)現(xiàn)果蠅嗅覺學習記憶中的去抑制神經(jīng)環(huán)路機制

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來源：生物物理所

2019-03-03

大腦如何實現(xiàn)有效的學習記憶是神經(jīng)科學領(lǐng)域最為重要的問題之一，而特定神經(jīng)環(huán)路的突觸修飾是記憶形成的重要機制。去抑制神經(jīng)環(huán)路在哺乳動物大腦功能中也發(fā)揮著重要作用。

中國科學院生物物理研究所郭愛克、李巖課題組題為Suppression of GABAergic neurons through D2-like receptor secures efficient conditioning in Drosophila aversive olfactory learning 的研究論文于2月22日在《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發(fā)表。該研究發(fā)現(xiàn)了果蠅學習記憶中去抑制神經(jīng)環(huán)路機制。

GABA能神經(jīng)元是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制神經(jīng)元。在果蠅大腦有一對GABA能神經(jīng)元投射到蘑菇體，并且與果蠅嗅覺學習記憶中樞蘑菇體神經(jīng)元形成負反饋調(diào)控環(huán)路。這個GABA能負反饋調(diào)節(jié)對于果蠅辨別氣味至關(guān)重要，然而激活這些GABA能神經(jīng)元對嗅覺學習記憶起到負向調(diào)控作用。因此，如何精確調(diào)控這對GABA能神經(jīng)元是實現(xiàn)有效學習記憶的關(guān)鍵。

在學習記憶中，多巴胺能(DA)神經(jīng)元通常代表著獎賞或懲罰的價值。在果蠅厭惡性學習記憶中，有一簇多巴胺能神經(jīng)元投射到蘑菇體并且傳遞電擊懲罰信號。該研究發(fā)現(xiàn)這簇多巴胺能神經(jīng)元與上述那對GABA能神經(jīng)元間存在直接的突觸聯(lián)系，并通過抑制性多巴胺受體DD2R對其進行抑制。通過在體功能性成像與嗅覺學習范式相結(jié)合，研究者發(fā)現(xiàn)這個抑制作用解除了GABA能神經(jīng)元對蘑菇體的抑制調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了去抑制環(huán)路調(diào)控。更為重要的是，這個去抑制調(diào)節(jié)對于學習記憶中發(fā)生的突觸修飾是必需的，這種修飾引起的神經(jīng)活性變化可以持續(xù)到學習訓(xùn)練之后，代表著一種記憶痕跡的產(chǎn)生。行為學實驗顯示，這對GABA能神經(jīng)元中DD2R或其下游分子信號缺失，都會導(dǎo)致學習指數(shù)降低。因此，這個研究工作發(fā)現(xiàn)了精確控制抑制性GABA能神經(jīng)元的神經(jīng)環(huán)路機制，并揭示了該調(diào)控作用對于記憶形成中突觸修飾的關(guān)鍵作用。

大腦如何實現(xiàn)有效的學習記憶是神經(jīng)科學領(lǐng)域最為重要的問題之一，而特定神經(jīng)環(huán)路的突觸修飾是記憶形成的重要機制。去抑制神經(jīng)環(huán)路在哺乳動物大腦功能中也發(fā)揮著重要作用。該研究結(jié)果不僅加深了人們對去抑制神經(jīng)機制的認識，也說明學習記憶在不同物種之間是保守型的。

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