記憶痕跡細胞神經群與記憶之關聯
根據近年來的研究，記憶被認為儲存於記憶痕跡細胞(engram cell)，記憶痕跡細胞在學習階段(記憶形成階段)會被活化，而刺激或抑制此類細胞都可能對後續的記憶提取造成影響[1]。此外，在學習階段後(通常是休息/睡眠時)產生的”回放(replay)”現象也被認為和記憶固化(memory consolidation)相關。但是，要即時監測記憶痕跡細胞在各個階段的活性是個難題，過去因為技術問題而受到限制。在這篇論文中，Ghandour等人發展出了一套系統，來追蹤記憶痕跡細胞在學習階段、睡眠階段、記憶提取階段的神經活性。
這套系統主要透過鈣離子成像(calcium imaging)來監測小鼠海馬迴CA1的錐狀神經元(pyramidal cell)活性。在此同時必須分辨何者是記憶痕跡細胞、何者為非，因而研究團隊使用了KikGR光致轉換螢光蛋白(photoconvertible fluorescence protein)和c-fos-tet-tag系統[2]，使KikGR能夠只在學習階段被活化的神經表達出來，透過KikGR發出的螢光，就可判斷記憶痕跡細胞的位置，並且憑藉KikGR本身的特性，在紫光照耀下，可轉換成紅光螢光蛋白，使綠光對鈣離子影像的影響減弱。再經過一連串對不同時間的影像進行神經對位後，則得到了實時的鈣離子螢光強度變化圖。
數據分析顯示，在學習階段時，記憶痕跡細胞會出現重複性的活性，在睡眠階段和記憶提取階段的神經活性也比較穩定；而記憶痕跡細胞並非以單一神經元的形式運作，而是有著許多的神經群(sub-ensembles)，一個神經群中包含多顆細胞，有著同步的活性，不同時間會有不同的神經群被活化，但在學習、睡眠、記憶提取階段，同一種神經群會被重複活化(Fig. 1)，據此推測，這些神經群的活化就和某個特定記憶息息相關，同時也再次證明睡眠時期對記憶的回放現象是存在的。
記憶如何運作的機制一直是許多神經科學家想解開的奧秘，記憶痕跡細胞的發現即是一項重大成果，但這些神經元間如何連結、互相影響，又如何對應於記憶的各階段，這篇研究透過即時性的影像給出了一個有趣的結果，也期待未來能有更嶄新的突破！
撰稿：黃宣霈 H.P. Huang
原始論文：
Ghandour, K. et al. Orchestrated ensemble activities constitute a hippocampal memory engram. Nat. Commun. 10, 2637 (2019).
參考文獻：
[1] Liu, X. et al. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature 484, 381–385 (2012).
[2] https://ejournal.stpi.narl.org.tw/index/items/download?viId=88978A8B-EBEE-4145-8969-B7901AEE0B10 (此為一篇介紹光遺傳法與記憶的科普文章，其中有提及c-fos-tet-tag系統)
這套系統主要透過鈣離子成像(calcium imaging)來監測小鼠海馬迴CA1的錐狀神經元(pyramidal cell)活性。在此同時必須分辨何者是記憶痕跡細胞、何者為非，因而研究團隊使用了KikGR光致轉換螢光蛋白(photoconvertible fluorescence protein)和c-fos-tet-tag系統[2]，使KikGR能夠只在學習階段被活化的神經表達出來，透過KikGR發出的螢光，就可判斷記憶痕跡細胞的位置，並且憑藉KikGR本身的特性，在紫光照耀下，可轉換成紅光螢光蛋白，使綠光對鈣離子影像的影響減弱。再經過一連串對不同時間的影像進行神經對位後，則得到了實時的鈣離子螢光強度變化圖。
數據分析顯示，在學習階段時，記憶痕跡細胞會出現重複性的活性，在睡眠階段和記憶提取階段的神經活性也比較穩定；而記憶痕跡細胞並非以單一神經元的形式運作，而是有著許多的神經群(sub-ensembles)，一個神經群中包含多顆細胞，有著同步的活性，不同時間會有不同的神經群被活化，但在學習、睡眠、記憶提取階段，同一種神經群會被重複活化(Fig. 1)，據此推測，這些神經群的活化就和某個特定記憶息息相關，同時也再次證明睡眠時期對記憶的回放現象是存在的。
記憶如何運作的機制一直是許多神經科學家想解開的奧秘，記憶痕跡細胞的發現即是一項重大成果，但這些神經元間如何連結、互相影響，又如何對應於記憶的各階段，這篇研究透過即時性的影像給出了一個有趣的結果，也期待未來能有更嶄新的突破！
撰稿：黃宣霈 H.P. Huang
原始論文：
Ghandour, K. et al. Orchestrated ensemble activities constitute a hippocampal memory engram. Nat. Commun. 10, 2637 (2019).
參考文獻：
[1] Liu, X. et al. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature 484, 381–385 (2012).
[2] https://ejournal.stpi.narl.org.tw/index/items/download?viId=88978A8B-EBEE-4145-8969-B7901AEE0B10 (此為一篇介紹光遺傳法與記憶的科普文章，其中有提及c-fos-tet-tag系統)
留言
張貼留言