为了巩固记忆,我们的大脑在休息期间会以"回放模式"重放记忆片段。一项新小鼠研究表明,这一过程的紊乱可能导致阿尔茨海默病(Alzheimer's)伴随的记忆丧失。
伦敦大学学院(University College London)研究团队指出,这些发现可能为阿尔茨海默病的早期诊断和相关脑损伤治疗开辟新途径。
"阿尔茨海默病由大脑中有害蛋白质和斑块的积聚引发,导致记忆丧失和导航能力受损等症状,但这些斑块如何干扰正常脑过程尚不明确,"神经科学家萨拉·希普利(Sarah Shipley)解释道,"我们希望了解疾病发展过程中脑细胞功能如何变化,从而识别症状的驱动因素。"
实验中,小鼠被诱导产生类似阿尔茨海默病的状况,其大脑中积聚了有毒的淀粉样蛋白β(amyloid-beta)。在迷宫导航测试中,这些实验动物表现出无法将空间地图锁定到记忆中的迹象。
希普利及其同事在迷宫挑战期间及小鼠休息间隙,持续监测了其海马体(hippocampi)活动——该脑区包含被称为位置细胞(place cells)的空间记忆神经元。
阿尔茨海默病小鼠的脑回放功能出现紊乱,迷宫任务表现也更差(Shipley et al., Curr. Biol., 2026)。为回忆行进路径,位置细胞需按特定顺序激活;当记忆被"存储"至长期记忆库时,该激活序列会重复,如同回放过程。
大脑中存在淀粉样蛋白斑块的小鼠,其回放频率未改变,但序列顺序发生错乱。这如同记忆被切碎成迷你电影片段,分散存储于不同位置。
迷宫行为也印证了这一点:患病小鼠常忘记已探索的迷宫区域,即使在同一次测试中亦如此。位置细胞的稳定性随时间下降,细胞与位置的映射关系变得混乱。
尽管该研究基于小鼠脑模型,但有充分理由推测人类阿尔茨海默病患者存在同类功能障碍,未来研究可进一步验证。
"我们发现了脑记忆巩固过程的崩溃,且在单个神经元层面可见,"神经科学家卡斯韦尔·巴里(Caswell Barry)表示,"关键在于回放事件仍在发生,却失去了正常结构。大脑并未停止尝试巩固记忆,而是该过程本身出了问题。"
阿尔茨海默病是一种具有多重风险因素的复杂疾病,其潜在病因多样,对大脑的影响可能协同或独立作用。
研究人员面临的挑战之一是区分疾病进展的驱动因素与后果,淀粉样蛋白β积聚的不确定性也加剧了这一难度。
此类研究逐步拼凑出阿尔茨海默病的全局图景,揭示病因与后果如何随脑功能退化而交织。每项新发现都可能帮助我们更早识别疾病征兆——为治疗和支持争取时间——并开发针对特定病理环节的疗法。
本例中,可能通过药物增强海马体位置细胞的回放活性来实现。但在此之前,需进一步研究明确作用机制及安全调控方法。
"我们希望这些发现能助力开发早期检测阿尔茨海默病的测试,或在广泛损伤发生前靶向回放过程的新疗法,"巴里补充道。
该研究已发表于《当代生物学》(Current Biology)。
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