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为什么大脑能够进行学习和记忆呢?~海马兴奋性神经元突触的长期增强/长期抑制表现机构的统一理解~

September 07, 2020

◆发表要点

  • 到目前为止,关于大脑学习和记忆形成的海马兴奋性神经元突触的长期增强(LTP)和长期抑制(LTD)进行统一说明的分子机构还未阐明。
  • 通过关注依赖于流入海马兴奋性神经元后突触的钙离子多寡的AMPA型谷氨酸受体的外激作用和內摄作用间的竞争,更加证实通过大规模数理模型模拟可以统一理解LTP和LTD。
  • 冈山大学异领域基础科学研究所的墨智成副教授以及丰桥技术科学大学信息·智能工学系的原田耕治助教提出了统一说明海马兴奋性神经元上发现长期增强(LTP)和长期抑制(LTD)的分子机构,已经采用大规模数理模型模拟进行证实。

至今为止,LTP和LTD都尝试了各自的说明,但并没有尝试统一说明。本研究提出了一种大规模数理模型,准确再现了海马兴奋性神经元后突触中AMPA型谷氨酸受体(AMPAR)的“主动”传输过程,并以此为基础进行了模拟实验。其结果是,依赖于经由NMDA型谷氨酸受体(注2)流入后突触的钙离子浓度的多少而产生的“基于突触结合蛋白1/7的外激作用”和“基于PICK1的內摄作用”的竞争,使突触后膜上的AMPAR数增减,结果表明,LTP和LTD显示被诱导。本研究成果于9月7日英国时间上午10点(日本时间下午6点)在英国科学杂志《Scientific Reports》上刊登。 本研究成果有望成为全面理解、说明被确定与LTP及LTD有关联的蛋白质(以及复合体)在AMPAR输送系统中的作用以及通过1分子测量观察到的各种侧面的分子基础。



◆研究者表示

这是一项从想要参与学习、记忆、思考等大脑高阶机能研究的模糊愿望开始进行的研究。因为神经科学完全是外行,所以在基础知识的学习和庞大的文献调查上花费了很长时间,虽然对研究有所担心,但是在原同事原田耕治先生的协助下,顺利发表了本研究成果。今后希望发展为大脑皮层电路的研究。
墨副教授(左)、原田助教

■论文信息
论文名: Mechanism underlying hippocampal long-term potentiation and depression based on competition between endocytosis and exocytosis of AMPA receptors
刊 登:Scientific Reports
作 者:Tomonari Sumi, Kouji HaradaD O I:10.1038/s41598-020-71528-3
U R L:https://www.nature.com/articles/s41598-020-71528-3


<详细研究内容>
为什么大脑能够进行学习和记忆呢?~海马兴奋性神经元突触的长期增强/长期抑制表现机构的统一理解~




<咨询窗口>
冈山大学异领域基础科学研究所
副教授 墨智成
TEL: 086-251-7837

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