果蝇嗅觉记忆形成和擦除的神经机制研究

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动物根据记忆调整行为,以使自己或种群在环境中生存下去,因此形成稳固而又精确的记忆十分重要。在果蝇中,对惩罚性嗅觉记忆形成的研究由来已久,多巴胺能神经元和抑制性的γ-氨基丁酸能神经元都参与其中。但是,在这两群神经元之间是否有相互的调控,以及该调控是否参与记忆形成依然不清楚。记忆擦除是一种主动的对记忆的负向调控,学习之后对条件化气味的单独呈现降低了记忆指数。在目前的工作中,我们分别对果蝇中多巴胺能神经元对γ-氨基丁酸能神经元的调控和其在惩罚性嗅觉记忆形成中的作用,以及老年果蝇的记忆擦除进行了研究。  在果蝇中,一对γ-氨基丁酸能的前侧向神经元(anterior paired lateral,APL神经元)抑制惩罚性嗅觉记忆的形成。利用绿色荧光蛋白跨突触重组(GRASP)的方法,我们发现在APL神经元和一群多巴胺能神经元之间存在形成突触联系的可能。出乎意料的是,我们通过在体钙成像的方法发现灌流多巴胺或者给予会引起多巴胺释放的电击时,APL神经元中的钙水平会被显著抑制,而这种抑制由多巴胺Ⅱ型受体介导。更为重要的是,下调APL神经元中多巴胺Ⅱ型受体及其下游Go蛋白的表达会使嗅觉学习指数显著降低,这说明多巴胺信号通过多巴胺Ⅱ型受体对APL神经元的抑制在嗅觉记忆形成中起到重要作用。  通过建立一个果蝇中记忆擦除的范式,我们发现抗麻醉记忆选择性的被擦除,而麻醉敏感记忆则不被影响。之前的研究认为,老年果蝇中麻醉敏感记忆严重受损而几乎只能形成抗麻醉记忆。因此在老年果蝇中,我们检测到更高比例的记忆擦除。在擦除3小时之后,年轻果蝇中被擦除的抗麻醉记忆完全恢复,而老年果蝇中则不能恢复。更严重的擦除以及擦除后记忆恢复能力的缺失导致了老年果蝇中的记忆衰退。  综上所述,多巴胺信号抑制γ-氨基丁酸能神经元的活性,从而解除其对嗅觉记忆中枢的抑制,这种去抑制调控对形成稳固的记忆起到重要作用;记忆擦除是成分特异的对记忆的负向调控,且老年加剧了记忆擦除。
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