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研究发现突触可塑性长时期维持机制

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发表于 2011-3-10 10:33 |显示全部帖子
3月2日,《神经科学期刊》(The Journal of Neuroscience)发表了中科院上海生命科学研究院神经所神经元信息处理和可塑性研究组关于突触可塑性长时期维持的分子机制的最新发现。
* X5 I+ |( m' C% z& @
9 ?+ M2 S6 J  ]) u9 \外界刺激引起的神经细胞持续的活动可以诱导突触传递的长时程改变,这一现象称之为长时程突触可塑性,并被认为是发育中神经环路精细修饰与学习记忆的细胞机制基础。根据突触长时程增强(LTP)持续的时间长短,通常可分为早期LTP和晚期LTP(late LTP, L-LTP)。其中,L-LTP持续超过数个小时直至数天,依赖于新蛋白合成,因此L-LTP是长时程记忆形成的细胞学基础。
( G) M- _: M$ ~8 o & b( W- Q( N8 V1 ^. k
中科院上海生命科学研究院神经所博士研究生龚利琴和何灵杰等通过在体检测视网膜-视顶盖兴奋性突触L-LTP的诱导和维持,发现:(1)时间上以分钟间隔的持续突触活动更有利于L-LTP的诱导和维持;(2)突触“学习”后短时间(~30分钟)内突触后膜上N -甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体持续激活对于L-LTP稳定至关重要;同时,NMDA受体的激活依赖于“学习”后神经元的自发放电活动。
& x$ A6 I) X( R/ ^; |% R
6 q. T7 f- W+ `6 S. L- `! j先前人们认为,NMDA受体激活只在突触可塑性的诱导期中发挥重要作用,这项研究的发现赋予了NMDA受体在诱导期后的持续激活对维持突触可塑性长时程的关键作用。这些研究发现也为心理物理或行为学研究中所提出的“时间间隔”的学习形成长时程记忆的学说提供了突触“学习”机制。
0 F: K( @( Q! i0 D1 a
6 a& P) V% C- ~8 T- }8 C, j5 Z: T& s该工作在中科院上海生命科学研究院神经所章晓辉研究组和蒲慕明研究组的共同合作下完成,并受到中科院“创新项目”(KSCX2-YW-R-29)和科技部“脑结构和功能的可塑性”973项目(2011CBA00400)的资助。(来源:中科院上海生命科学研究院)8 O& \; f6 B* B

* i1 g. u6 @% {* g# {; V, A2 c4 y0 y9 e; M, O/ D) Y- v
Postinduction Requirement of NMDA Receptor Activation for Late-Phase Long-Term Potentiation of Developing Retinotectal Synapses In Vivo2 o' \  [! e/ H& S
Li-qin Gong1, Ling-jie He1, Zhi-yuan Dong1, Xiao-hui Lu1, Mu-ming Poo1,2, and Xiao-hui Zhang1
" B0 Q: Y* k# Jhttp://www.jneurosci.org/content/31/9/3328.abstract
2 \# G+ w% \. o9 ^! rAbstract
$ T4 M" L* |6 P. Q2 A. RSpaced patterns of repetitive synaptic activation often result in a long-lasting, protein synthesis-dependent potentiation of synaptic transmission, known as late-phase long-term potentiation (L-LTP) that may serve as a substrate for long-term memory. Behavioral studies showed that posttraining blockade of NMDA subtype of the glutamate receptor (NMDAR) impaired long-term memory, although NMDAR activation is generally known to be required during LTP induction. In this study, we found that the establishment of L-LTP in vivo requires NMDAR activation within a critical time window after LTP induction. In the developing visual system of Xenopus laevis tadpole, L-LTP of retinotectal synapses could be induced by three episodes of theta burst stimulation (TBS) of the optic nerve with 5 min spacing (“spaced TBS”), but not by three TBS episodes applied en masse or spaced with intervals ≥10 min. Within a time window of ∼30 min after the spaced TBS, local perfusion of the tectum with NMDAR antagonist d-AP5 or Ca2+-chelator EGTA-AM impaired the establishment of L-LTP, indicating the requirement of postinduction activation of NMDAR/Ca2+ signaling. Moreover, inhibiting spontaneous spiking activity in the tectum by local application of tetrodotoxin (TTX) prevented L-LTP when TTX was applied for 15 min immediately after the spaced TBS but not 1 h later, whereas the same postinduction TTX application in the retina had no effect. These findings offer new insights into the synaptic basis for the requirement of postlearning activation of NMDARs and point to the importance of postlearning spontaneous circuit activity in memory formation. ( I' g; C0 T! S# o( I) f. j- F
- Q0 s( V9 E, T2 E6 Z& v: i. A
Copyright © 2011 the authors 0270-6474/11/313328-08$15.00/0
6 r; Z) S9 N, \) b* p4 k
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论坛元老 精华勋章 优秀会员 金话筒 专家

发表于 2011-3-10 10:46 |显示全部帖子
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9 k. b' I, R  y
, T8 ~5 q7 J' M有趣。$ B# E4 ~& j7 F: f7 {9 E/ J

5 w$ U6 M, y. V“NMDA受体的激活依赖于“学习”后神经元的自发放电活动”,这个“自发”放电活动如何与心理学里时间间隔学习机制相结合?时间间隔学习模式是说在一定时间内的学习活动,分为有间隔的学习部分,比集中一次完成效果要好。直觉的逻辑是间隔学习起到了“复习”的作用,而且避免心理生理的疲劳(注意力也有span范围内的起伏)。如果从分子细胞水平来推论,学习刺激激活记忆机制后的重复刺激有利于维持突触可塑性。而如果是关键受体的激活依赖于学习后的神经元“自发”放电,那么这个“自发”与间隔的后续学习有什么关系,是独立的机制还是什么。
: W! L- m- F9 s. g- x9 z
5 N5 ~' O* h9 ^0 o' C* V没看原文,只是推断。
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