阿尔茨海默氏症患者大脑的“记忆回放”过程如何受损？

伦敦大学学院（UCL）的科学家们在老鼠身上进行的一项新研究表明，阿尔茨海默氏症的记忆功能障碍可能与我们休息时大脑重放近期经历的方式受损有关。

研究人员表示，他们发表在《Current Biology》杂志上的研究结果可以帮助科学家开发针对这种受损大脑功能的药物治疗，或者帮助设计新的早期诊断测试。

研究报告的主要作者之一Sarah Shipley博士（UCL细胞发育生物学）说：“阿尔茨海默病是由大脑中有害蛋白质和斑块的积累引起的，导致记忆丧失和导航障碍等症状，但目前还不清楚这些斑块是如何破坏正常的大脑活动的。我们想了解随着疾病的发展，脑细胞的功能是如何变化的，以确定是什么导致了这些症状。当我们休息时，我们的大脑通常会回放最近的经历——这被认为是记忆形成和维持的关键。我们发现，这种重播放过程在经过改造后产生阿尔茨海默氏症特征的淀粉样斑块的小鼠中被破坏，这种破坏与动物在记忆任务中的表现有多差有关。”

回放过程发生在大脑的海马体中，在休息时，位置细胞以快速的顺序放电。位置细胞是由诺贝尔奖得主、伦敦大学学院神经科学家John O'Keefe教授发现的，它是代表特定位置的神经元（脑细胞）。当我们去某个地方时，特定地点的细胞会兴奋，当我们移动时，这些细胞会按顺序兴奋。之后，当我们休息时，这些细胞以同样的顺序重新激活，帮助记忆变得根深蒂固。

在这项研究中，研究人员测试了老鼠在一个简单的迷宫任务中的表现，同时用一组电极监测它们的大脑活动，这些电极可以同时跟踪大约100个单独的位置细胞。

在患有淀粉样蛋白病理的小鼠中，重放过程从根本上发生了改变。令人惊讶的是，重放事件发生的频率与健康小鼠一样高，但它们的结构是混乱的。本应加强记忆的正常、协调的位置细胞活动模式被打乱了。研究人员还发现，随着时间的推移，受影响小鼠的位置细胞变得不那么稳定，单个神经元不再可靠地编码相同的位置，特别是在休息期之后——正是重播应该加强这些表征的时候。

这种干扰对记忆任务产生了影响：受影响的老鼠在迷宫中的表现更差，它们似乎忘记了自己已经去过的地方，并且反复去找没有目的地的走廊。

我们发现了大脑如何巩固记忆的分解，这在单个神经元的层面上是可见的。令人惊讶的是，重放事件仍然会发生，但它们已经失去了正常的结构。并不是大脑停止了巩固记忆的尝试；这个过程本身就出了问题。

我们希望我们的发现可以帮助开发出在大面积损伤发生之前早期发现阿尔茨海默氏症的测试方法，或者找到针对这一重复过程的新疗法。我们现在正在研究我们是否可以通过神经递质乙酰胆碱来控制回放，乙酰胆碱已经被用于治疗阿尔茨海默病的药物靶向。通过更好地了解这种机制，我们希望使这种治疗更有效。”

共同主要作者Caswell Barry教授

这项研究是由伦敦大学学院生命科学和脑科学学院的研究人员进行的，并得到了剑桥信托基金、惠康基金会和共济会慈善基金会的支持。