转载自:医学实验动物前天
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海马结构属于脑边缘系统中的重要结构,与学习、记忆、认知功能有关,尤其是短期记忆与空间记忆。海马结构由海马(hippocampus)、齿状回(Dentate Gyrus)、下托及海马伞组成,结构复杂。

成年海马可以终生发生新生神经元,引起了科研人员和公众的广泛关注。了解这一过程从根本上改变了我们对海马如何工作的看法,进而改变了我们对构成人类认知、认知衰退和海马功能丧失的结构基础的认知,有助于阐明阿尔茨海默病或与压力有关的疾病和抑郁症发生机制。
2020年5月1日,The Scientist 发表了由Ashley Yeager撰写的成体海马新生神经元作用的文章(What Do New Neurons in the Brains of Adults Actually Do?)文中介绍美国National Institute of Mental Health (NIMH)的 Cameron HA等实验室开展的研究工作,结果表明成年海马区新生神经元与多种神经功能及疾病发生有关。
文中图示了近年来用最先进的显微镜技术拍摄的图像和视频所揭示的海马齿状回的新生神经元在与大脑神经网络建立连接时的系列过程。

神经干细胞分裂产生新的神经元(绿色)

新神经元的随着生长,从水平位置旋转到垂直位置,并与位于齿状回门区的中间神经元(黄色)相连。年轻的神经元也开始与成熟的齿状回神经元(蓝色)和海马神经元(红色)建立联系

一旦连接形成,成熟的神经元向新生神经元发送信号,新生细胞开始发射更多的信号。大约4周时,成熟新生神经元会兴奋过度,发送电信号的频率远高于其邻近的成熟神经元

当新神经元与更多的神经元形成连接时,门区内的中间神经元开始向其发送信号以抑制其活动。
研究人员认为,新生神经元发生有助于大脑区分两个非常相似的物体或事件,这种现象被称为模式分离。根据一种假设,新生神经元对新物体的兴奋性降低了齿状回中已建立的神经元对传入刺激的反应,有助于为新的但相似的记忆建立一个独立的回路。丧失产生新神经元的小鼠很难将注意力从一项任务转移到另一项任务。可能与老年人神经再生能力下降,难以记住并区分相似经历的细节有关。现有研究显示海马神经元再生与以下神经行为可塑性及异常有关。
记忆通常采用促进或抑制动物产生新的神经元后训练动物完成复杂的记忆任务,如在迷宫测试训练,然后重新测试动物,以此研究新生神经元发生的作用。新生神经元发生减少往往会降低动物的记忆能力。这可能与阿尔兹海默病及帕金森氏病有关。
遗忘训练小鼠或大鼠进行记忆任务之后调节新生神经元数量会影响记忆的强度。新生神经元数量大量增加会降低记忆力,这可能是一种极端形式的遗忘,保证了正常情况下遗忘一些不必要的细节。有证据显示新生神经元在模式分离中的发挥作用,这个过程中遗忘比记忆可能更重要。这方面的异常可能与阿尔兹海默病及其他类型的痴呆有关。
情感小鼠新生神经元数量减少与焦虑和抑郁行为增多有关。压力可以减少新生神经元,最终导致小鼠在未来的压力情况下表现得更加焦虑。这与创伤后情绪障碍(PTSD)、 焦虑、抑郁等有关。
注意力新生神经元数量减少与注意力转移障碍有关。如自闭症。
参考文献
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Snyder JS, Soumier A, Brewer M, Pickel J, Cameron HA.Adult hippocampal neurogenesis buffers stress responses and depressive behaviour.Nature. 2011;476(7361):458‐461. doi:10.1038/nature10287
Weeden CSS, Mercurio JC, Cameron HA.A role for hippocampal adult neurogenesis in shifting attention toward novel stimuli.Behav Brain Res. 2019; 376:112152. doi:10.1016/j.bbr.2019.112152