小鼠研究揭示了大腦空間映射的分子機制

每當(dāng)我們冒險進入一個新地方時，我們大腦內(nèi)置的 GPS 會立即啟動并開始形成我們周圍環(huán)境的空間地圖。幾天甚至幾周后，這張地圖可能會固化為我們可以回憶的記憶，以幫助我們在返回特定位置時更輕松地導(dǎo)航。

大腦如何形成這些空間圖是非常復(fù)雜的——這個過程涉及基因、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)家們通過哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦尼克研究所的多實驗室合作，在理解參與大腦空間圖創(chuàng)建的分子機制方面取得了重大進展。

這項在老鼠身上進行并于 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)航細胞來形成和維持穩(wěn)定的環(huán)境表征。

“這項研究將不同層次的理解聯(lián)系起來，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，”高級作者、HMS 神經(jīng)生物學(xué)副教授克里斯托弗哈維說。“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，這些知識可以幫助科學(xué)家更好地理解當(dāng)這個過程發(fā)生故障時會發(fā)生什么，因為它通常是由于腦損傷或神經(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?？茖W(xué)家們早就知道，對于導(dǎo)航來說，海馬體包含稱為位置細胞的特殊神經(jīng)元，當(dāng)動物在太空中的不同位置時，它們會選擇性地變得活躍。通過在動物在其環(huán)境中移動時打開和關(guān)閉，位置細胞本質(zhì)上構(gòu)建了可以合并到記憶中的周圍區(qū)域的地圖。

“我的實驗室多年來一直在研究空間導(dǎo)航，包括位置細胞如何形成環(huán)境地圖并形成空間記憶，”哈維說，但“這些過程背后的分子機制很難在行為動物中研究。”

為了研究參與這一映射過程的分子級聯(lián)，Harvey 和第一作者、Harvey 實驗室神經(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)項目，她在格林伯格實驗室完成了她的博士工作。

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