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解疑釋惑:恐懼記憶真能被抹除嗎?

2008年11月19日 09:05 來源:中國青年報 發(fā)表評論

  在一個前后透明的封閉盒子里,一只小鼠左瞅瞅、右看看,似乎在尋找出口。盒子發(fā)出“嘟嘟……”的響聲,小鼠無動于衷,依然自由活動。突然,小鼠“吱”地驚跳起來。它的小爪被電擊中了。原來,盒子底部的鋼條板是陷阱——電極板。

  隨即,可憐的小鼠被拿出了“電擊盒”,放回它平時生活的窩中。當24小時后再次被放入“電擊盒”時,小鼠很快意識到這是個恐怖的地方。它一動不動地趴在電極板上,身體微微顫抖,顯得心有余悸。

  緊接著,小鼠又被放入一個沒有電極板的新盒子中,它喜好探究的天性又出現(xiàn)了,四處自由走動。但是“嘟”聲一響,小鼠又一動不動地趴在鋼條板上——它記得“嘟”聲后挨電擊的“悲慘”遭遇。

  另一只小鼠也同樣走了這么一遭,不同的是,它在第二次被放到“電擊盒”里時,卻依然左瞅右看,似乎沒在這里遭過罪似的。把它放入新盒后,“嘟……”也沒能引起它的重視,依然“我行我素”,四處行走。

  很顯然,后一只小鼠有點“與眾不同”,它是一只“蛋白修飾轉(zhuǎn)基因小鼠”。華東師范大學腦功能基因組學教育部上海市重點實驗室的中美聯(lián)合團隊已通過遺傳工程技術(shù),使它的基因在受精卵時,就多含了一個名為αCaMKII-F89G的基因片段,這個基因片段可以控制合成名為αCaMKII的蛋白激酶。令研究者感到好奇的是,“蛋白修飾轉(zhuǎn)基因小鼠”似乎忘記了恐懼,難道它的恐懼記憶被抹除了?

  記憶對人類的生活極為重要,即使恐懼等一些痛苦的記憶也是如此,因為痛苦的記憶能使人吸取教訓、避免犯錯、逃避類似情景和遠離危險,更好地進行自我保護。然而,經(jīng)歷巨大災難的人,如戰(zhàn)爭和地震的幸存者,往往會產(chǎn)生終身難忘的強烈恐怖記憶,這種痛苦的記憶會嚴重影響他們的生活質(zhì)量,使他們痛不欲生,甚至導致精神疾患。

  今年的汶川大地震就讓不少災區(qū)民眾產(chǎn)生了嚴重的痛苦記憶,雖然震后不少心理援助專家和志愿者前往災區(qū)為他們進行心理撫慰,但這種巨大的身心損害顯然不易消除。實際上,科學家們也一直在探索是否能選擇性地抹除恐怖記憶,如果能夠成功,對經(jīng)歷過巨大災難的人來說,無疑是個福音。

  經(jīng)過幾十年的研究,科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)記憶過程大致可分為獲得、鞏固、儲存和提取四個階段!暗鞍仔揎椶D(zhuǎn)基因小鼠”似乎忘記了之前在“電擊盒”里的遭遇,αCaMKII的高表達究竟損害了記憶的哪一階段?是記憶獲得階段、保持階段還是提取階段?

  研究者繼續(xù)用這只特殊的轉(zhuǎn)基因小鼠做實驗。

  正常的小鼠體內(nèi)含有內(nèi)源性的αCaMKII蛋白激酶,而特殊的轉(zhuǎn)基因小鼠的不同之處在于:除了內(nèi)源性的αCaMKII蛋白激酶,它還額外地含有外源性經(jīng)過修飾的αCaMKII蛋白激酶。所以要研究轉(zhuǎn)基因小鼠究竟是在記憶哪一階段出了問題,一個方法就是在記憶的不同階段控制轉(zhuǎn)基因小鼠外源性蛋白激酶的活性功能。

  華東師范大學聯(lián)合研究團隊篩選出了一種特異性的蛋白抑制劑,可以實時地專門抑制外源性αCaMKII蛋白激酶。

  抑制劑可以用腹腔注射的方式,也可以用隨水口服的方式,腹腔注射的方式起效更快,一般8分鐘達到最強效果,40分鐘藥效消除,所以選擇在記憶的不同階段使用抑制劑,真相也就大白了。

  研究者在轉(zhuǎn)基因小鼠第一次放入“電擊盒”前15分鐘就注射抑制劑,直至被再次放入同一個“電擊盒”前40分鐘才停止使用抑制劑,這意味著在記憶的前三個階段(除了提取階段),轉(zhuǎn)基因小鼠的外源性αCaMKII蛋白激酶被抑制了,在記憶的前三階段,它和一般的小鼠沒什么區(qū)別。只是當它再次被放到“電擊盒”里時,外源性αCaMKII蛋白激酶才發(fā)揮作用。轉(zhuǎn)基因小鼠果然沒什么恐懼反應!這表明,在記憶提取階段,蛋白激酶瞬時的高表達能使小鼠忘記在“電擊盒”里遭受的皮肉之苦了。

  研究者又在想:外源性αCaMKII蛋白激酶是阻礙了恐懼記憶的提取,還是抹除了恐懼記憶呢?我們經(jīng)常會遇到這種情況:在街上遇到一個曾經(jīng)認識的人和你打招呼,一開始想不起來他(她)的姓名,但“使勁想”就想起來了——“哦,原來是你啊”;不過,也有可能怎么想都想不起來。前種情況是記憶提取出了問題,“姓名”的記憶是存在的。而后一種現(xiàn)象,可能是關(guān)于這個人“姓名”的記憶消失了。

  為了回答這個問題,研究者們又接著進行實驗,第三次將小鼠放入同一個“電擊盒”,與第二次不同的是,直到被放到盒子前8分鐘開始注射抑制劑,等它到了盒子里后抑制劑已發(fā)揮作用,抑制外源性αCaMKII蛋白激酶的功能,結(jié)果轉(zhuǎn)基因小鼠還是無所畏懼,原來它的場景恐懼記憶的損害,并不是因為αCaMKII的瞬時高表達阻礙了記憶的提取過程,而是由于永久抹除(或消弱)了已儲存的場景恐懼記憶。

  “那也就意味著,如果在提取記憶階段,把αCaMKII的活性提高,就可以把場景恐懼記憶抹除了!毖芯空邆兣d奮不已。

  還有一個疑問,轉(zhuǎn)基因小鼠的場景恐懼記憶被抹除了,那其他的記憶會受到影響嗎?會不會成為一只失憶的小鼠?課題組又增加一個實驗,最后再將轉(zhuǎn)基因小鼠(外源性αCaMKII蛋白激酶繼續(xù)被抑制)放入一個沒有電極板但有“嘟嘟”聲的新盒子里,小鼠一聽到“嘟嘟”的聲音,就又躲在新盒子的一角,一動不動。這表明了,這種αCaMKII瞬時過量表達引起的記憶抹除,選擇性地限定于所提取的場景恐懼記憶,對已保存的其他記憶并不產(chǎn)生影響。

  這一系列新發(fā)現(xiàn),不僅揭示了特定記憶可被選擇性地操控,而且也提示,通過尋找激活αCaMKII或其下游靶標的化合物,可能開發(fā)出抹除痛苦記憶的藥物,使創(chuàng)傷后應激障礙的病人消弱恐怖經(jīng)歷的記憶,擺脫噩夢纏身的痛苦。研究小組還發(fā)現(xiàn),該技術(shù)對抹除大腦的新、舊恐懼記憶和其他記憶(如新異物體識別記憶)同樣有效。

  實際上,科學家們一直試圖研究記憶過程各階段的分子機制,但由于目前的基因剔除技術(shù)是在DNA水平上操控基因的變化,時間分辨率不夠,不能實時控制蛋白質(zhì)的功能;而傳統(tǒng)的藥理學方法也缺乏分子特異性和區(qū)域特異性,所以現(xiàn)有的技術(shù)無法深入地研究蛋白質(zhì)在記憶各個階段中的作用。而華東師范大學的中美聯(lián)合團隊將化學修飾技術(shù)和遺傳學技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建了腦功能模式動物,將分子水平的研究與整體行為水平的研究進行有機交叉和整合,系統(tǒng)研究重要蛋白質(zhì)在學習記憶中的功能與作用機制。

  這個項目的最大特點就是:在整體動物上,實現(xiàn)了對特定蛋白功能的實時調(diào)控(分鐘級),能快速、特異地抑制蛋白質(zhì)的功能,從而較為細致地研究特定蛋白質(zhì)在記憶獲得、鞏固、儲存和提取各階段的作用。

  這種全方位的立體式研究,相當于在底層可以特異性地改變大腦的某些硬件結(jié)構(gòu),在高層又能夠?qū)@種模式動物的特定學習記憶能力,進行特異性的研究與分析。因此,這個項目具有傳統(tǒng)單一研究方法所不具備的觀察角度,能更深入和精確地揭示大腦功能的分子神經(jīng)機制。

  “記憶可被選擇性地抹除這一新發(fā)現(xiàn),揭示即使已形成的穩(wěn)固記憶,仍可通過某些途徑加以特異調(diào)節(jié),此發(fā)現(xiàn)為治療創(chuàng)傷后應激障礙綜合征,即抹除恐懼痛苦記憶,提供了重要的啟示!闭撐淖髡卟軙匀A博士說。此外,在體快速蛋白修飾新技術(shù)也具有廣闊的應用前景,對研究各種蛋白質(zhì)在整體動物中的功能機理具有重要的作用。

  10月23日,這項具有創(chuàng)新意義的研究論文《運用化學遺傳學方法誘導式地選擇性抹除小鼠記憶》,由國際權(quán)威刊物《神經(jīng)元》以封面文章發(fā)表。該項研究主要是由華東師范大學曹曉華、王惠敏、梅兵博士與美國喬治亞喬治亞醫(yī)科大學的錢卓博士共同完成的。

  論文引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。美國《science》(科學)雜志、《Scientific American 》(科學美國人)和《Discover》(發(fā)現(xiàn))等科學媒體都對這一研究成果進行了深入報道與評述。美國《Washington Post》(華盛頓郵報)以及英國《Telegraph》(每日電訊報)等也對該研究成果進行了報道。

  盡管這一創(chuàng)新性的成果,將記憶抹除由神話故事和科學幻想變?yōu)楝F(xiàn)實,但論文的通訊作者錢卓博士強調(diào):“我們目前的技術(shù)還無法直接應用于臨床。人類大腦學習記憶功能的機理極為復雜,我們僅在探索大腦奧秘的漫長道路上邁出了小小的一步!

編輯:王賽特】
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