長期以來，人們普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)和記憶是大腦的“獨門絕技”。然而，美國紐約大學(xué)科學(xué)家開展的一項研究顯示，身體中的神經(jīng)組織和腎臟組織細(xì)胞也具有類似記憶能力。相關(guān)論文日前發(fā)表于《自然·通訊》。
無獨有偶，瑞士和美國科學(xué)家也在另一項研究中發(fā)現(xiàn)，脂肪組織細(xì)胞也能保留“肥胖記憶”。即使體重急劇下降，“肥胖記憶”也仍然存在。相關(guān)論文發(fā)表于《自然》。
復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科教授郁金泰日前接受科技日報記者采訪時說：“這兩項研究極具創(chuàng)新性。它們都發(fā)現(xiàn)非腦細(xì)胞中存在著特定的基因表達(dá)模式，控制著對外界反應(yīng)刺激的應(yīng)答，即保留‘記憶’功能。這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于我們深入理解細(xì)胞記憶的生物學(xué)基礎(chǔ)，也為神經(jīng)退行性疾病的研究提供了新視角。”
人類認(rèn)知功能的“明珠”
“記憶是人類認(rèn)知功能‘皇冠上的明珠’，引領(lǐng)著我們從過往的點點滴滴中汲取智慧，助力我們在紛繁復(fù)雜的世界中行穩(wěn)致遠(yuǎn)。”郁金泰說。
郁金泰解釋，記憶一般被分為三部分：感覺記憶、長期記憶和工作記憶。感覺記憶指通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和味覺五種感官對世界的感知而形成的短暫記憶，主要存儲于感覺（如視覺）皮層中。它如晨曦中的露珠，轉(zhuǎn)瞬即逝。長期記憶包括語義記憶、情景記憶、情感記憶等，或深或淺地烙印在內(nèi)側(cè)顳葉和海馬等腦區(qū)，持續(xù)時間從幾分鐘到數(shù)十年甚至一生。工作記憶則如同筆記，暫時保留有限數(shù)量的信息，以備立即查閱、調(diào)用，對學(xué)習(xí)、解決問題和其他心理過程至關(guān)重要。“我們腦海中閃過的每一個念頭，都是工作記憶，而前額葉皮層在工作記憶形成和執(zhí)行功能中起核心作用。”郁金泰說。
談及記憶的工作原理，郁金泰進一步解釋：“記憶過程通常囊括編碼、存儲、鞏固、檢索等多個階段，每個環(huán)節(jié)都充滿了奧秘。”編碼就像翻譯，將感官信息轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號，主要在大腦皮層中進行。存儲指將編碼后的信息長期保存在大腦中，這一過程與神經(jīng)元之間的突觸可塑性變化密切相關(guān)。突觸可塑性是大腦學(xué)習(xí)和記憶的基礎(chǔ)，它讓大腦能夠靈活調(diào)整神經(jīng)元之間的連接方式，形成新的記憶和技能。鞏固，則指將短期、不穩(wěn)定的記憶轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期穩(wěn)定記憶。這需要基因表達(dá)和新蛋白質(zhì)的合成共同作用。檢索指從大腦中提取存儲信息的過程，如同尋寶游戲，需要多個腦區(qū)協(xié)同工作。
郁金泰分析：“記憶與大腦之間的關(guān)系，涉及多個腦區(qū)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作，每一個細(xì)節(jié)都充滿了精妙智慧。盡管我們在理解記憶和認(rèn)知背后的細(xì)胞和分子過程方面取得了長足進步，但記憶形成的奧秘以及記憶障礙的神經(jīng)生理機制，仍需進一步探索。”
記憶不只存在于大腦
在《自然·通訊》發(fā)表的論文中，美國紐約大學(xué)副教授尼古拉·庫庫什金及其團隊，研究了分別來自神經(jīng)組織和腎臟組織的兩種人類非腦部細(xì)胞。他們讓這些非腦細(xì)胞接觸不同模式的化學(xué)信號，模擬人類學(xué)習(xí)新信息時腦細(xì)胞接觸化學(xué)物質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)的過程，以此來研究非腦細(xì)胞隨時間推移的適應(yīng)性變化。
他們發(fā)現(xiàn)，這些非腦細(xì)胞能夠識別化學(xué)脈沖的重復(fù)模式。而且，當(dāng)脈沖以間隔方式發(fā)送時，會比一次性發(fā)送同等數(shù)量的脈沖更強烈地激活“記憶基因”ERK和CREB，激活的持續(xù)時間也更長。
庫庫什金介紹，這兩種非腦細(xì)胞的“行為”與大腦中神經(jīng)元在學(xué)習(xí)和記憶過程中的表現(xiàn)如出一轍，表明它們同樣具備學(xué)習(xí)和記憶功能。這意味著，記憶可能并非大腦所獨有，或許是所有細(xì)胞的基本特性。
郁金泰認(rèn)為，這項研究擴展了人們對細(xì)胞的認(rèn)知：所有細(xì)胞都必須從環(huán)境信號中提取顯著模式并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、長期的反應(yīng)。
在發(fā)表于《自然》的研究中，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物學(xué)家勞拉·辛特等研究人員，采集了20名肥胖患者減重前后的白色脂肪組織樣本，以及18名從未肥胖過、正常體重者的白色脂肪組織樣本，并使用單核RNA測序?qū)颖具M行了分析。團隊對瘦小鼠、胖小鼠和肥胖后減重的小鼠也開展了類似研究。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在體重明顯減輕后，人和小鼠脂肪組織中許多細(xì)胞類型的基因表達(dá)依然保持著肥胖時期的特征，即形成了“肥胖記憶”。盡管個體體重顯著下降，細(xì)胞內(nèi)的“肥胖記憶”卻如影隨形。而且，這些持久的表觀遺傳標(biāo)記使脂肪細(xì)胞在再次暴露于肥胖環(huán)境時，更容易激活與炎癥和代謝失調(diào)相關(guān)的基因表達(dá)，從而使人面臨肥胖“噩夢”再次來襲的風(fēng)險。
此研究論文合著者、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院表觀基因組專家費迪南德·馮·邁恩認(rèn)為，脂肪細(xì)胞的這種“肥胖記憶”主要基于表觀遺傳發(fā)生的穩(wěn)定變化，但他們目前尚不清楚脂肪細(xì)胞“記憶”肥胖的時間會持續(xù)多久。
為疾病治療打開思路
這兩項研究不僅為理解記憶的工作原理開辟了新路徑，也有望為多種疾病的治療提供新策略。
庫庫什金認(rèn)為，人們可利用胰腺對過去飲食模式的“記憶”，來保持正常的血糖水平；同樣，人類也應(yīng)該重視癌細(xì)胞對化療模式的“記憶”等。
郁金泰進一步闡述：“這兩項研究都揭示了非腦細(xì)胞中存在特定的基因表達(dá)模式，這些模式就像細(xì)胞的‘開關(guān)’，控制著它們對環(huán)境信號刺激的應(yīng)答。如果人們能夠調(diào)控這些關(guān)鍵基因的表達(dá)模式，或許能為預(yù)防和治療相關(guān)疾病提供新策略。”
邁恩等人也坦言，他們的研究顯示，減肥之路并非坦途。盡管這一事實令人“扎心”，但從中也可以看到避免減肥反彈的方向。未來，研究人員有可能研發(fā)出消除脂肪細(xì)胞“肥胖記憶”的新藥物，讓減肥“一勞永逸”。
郁金泰認(rèn)為，這兩項研究還為神經(jīng)退行性疾病的研究打開了新思路。神經(jīng)退行性疾病是指由于神經(jīng)元及其髓鞘的喪失或功能退化，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能逐漸喪失的一類疾病，包括阿爾茨海默病、帕金森病等。在與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的記憶障礙中，可能存在一些關(guān)鍵基因，它們與記憶的形成、鞏固和提取過程息息相關(guān)。“如果我們能在疾病早期及時調(diào)節(jié)這些基因的表達(dá)模式，或許就能預(yù)防或延緩記憶障礙的進一步惡化，為患者帶來新的曙光。”郁金泰說。
長期以來，人們普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)和記憶是大腦的“獨門絕技”。然而，美國紐約大學(xué)科學(xué)家開展的一項研究顯示，身體中的神經(jīng)組織和腎臟組織細(xì)胞也具有類似記憶能力。相關(guān)論文日前發(fā)表于《自然·通訊》。
無獨有偶，瑞士和美國科學(xué)家也在另一項研究中發(fā)現(xiàn)，脂肪組織細(xì)胞也能保留“肥胖記憶”。即使體重急劇下降，“肥胖記憶”也仍然存在。相關(guān)論文發(fā)表于《自然》。
復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科教授郁金泰日前接受科技日報記者采訪時說：“這兩項研究極具創(chuàng)新性。它們都發(fā)現(xiàn)非腦細(xì)胞中存在著特定的基因表達(dá)模式，控制著對外界反應(yīng)刺激的應(yīng)答，即保留‘記憶’功能。這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于我們深入理解細(xì)胞記憶的生物學(xué)基礎(chǔ)，也為神經(jīng)退行性疾病的研究提供了新視角。”
人類認(rèn)知功能的“明珠”
“記憶是人類認(rèn)知功能‘皇冠上的明珠’，引領(lǐng)著我們從過往的點點滴滴中汲取智慧，助力我們在紛繁復(fù)雜的世界中行穩(wěn)致遠(yuǎn)。”郁金泰說。
郁金泰解釋，記憶一般被分為三部分：感覺記憶、長期記憶和工作記憶。感覺記憶指通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和味覺五種感官對世界的感知而形成的短暫記憶，主要存儲于感覺（如視覺）皮層中。它如晨曦中的露珠，轉(zhuǎn)瞬即逝。長期記憶包括語義記憶、情景記憶、情感記憶等，或深或淺地烙印在內(nèi)側(cè)顳葉和海馬等腦區(qū)，持續(xù)時間從幾分鐘到數(shù)十年甚至一生。工作記憶則如同筆記，暫時保留有限數(shù)量的信息，以備立即查閱、調(diào)用，對學(xué)習(xí)、解決問題和其他心理過程至關(guān)重要。“我們腦海中閃過的每一個念頭，都是工作記憶，而前額葉皮層在工作記憶形成和執(zhí)行功能中起核心作用。”郁金泰說。
談及記憶的工作原理，郁金泰進一步解釋：“記憶過程通常囊括編碼、存儲、鞏固、檢索等多個階段，每個環(huán)節(jié)都充滿了奧秘。”編碼就像翻譯，將感官信息轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號，主要在大腦皮層中進行。存儲指將編碼后的信息長期保存在大腦中，這一過程與神經(jīng)元之間的突觸可塑性變化密切相關(guān)。突觸可塑性是大腦學(xué)習(xí)和記憶的基礎(chǔ)，它讓大腦能夠靈活調(diào)整神經(jīng)元之間的連接方式，形成新的記憶和技能。鞏固，則指將短期、不穩(wěn)定的記憶轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期穩(wěn)定記憶。這需要基因表達(dá)和新蛋白質(zhì)的合成共同作用。檢索指從大腦中提取存儲信息的過程，如同尋寶游戲，需要多個腦區(qū)協(xié)同工作。
郁金泰分析：“記憶與大腦之間的關(guān)系，涉及多個腦區(qū)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作，每一個細(xì)節(jié)都充滿了精妙智慧。盡管我們在理解記憶和認(rèn)知背后的細(xì)胞和分子過程方面取得了長足進步，但記憶形成的奧秘以及記憶障礙的神經(jīng)生理機制，仍需進一步探索。”
記憶不只存在于大腦
在《自然·通訊》發(fā)表的論文中，美國紐約大學(xué)副教授尼古拉·庫庫什金及其團隊，研究了分別來自神經(jīng)組織和腎臟組織的兩種人類非腦部細(xì)胞。他們讓這些非腦細(xì)胞接觸不同模式的化學(xué)信號，模擬人類學(xué)習(xí)新信息時腦細(xì)胞接觸化學(xué)物質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)的過程，以此來研究非腦細(xì)胞隨時間推移的適應(yīng)性變化。
他們發(fā)現(xiàn)，這些非腦細(xì)胞能夠識別化學(xué)脈沖的重復(fù)模式。而且，當(dāng)脈沖以間隔方式發(fā)送時，會比一次性發(fā)送同等數(shù)量的脈沖更強烈地激活“記憶基因”ERK和CREB，激活的持續(xù)時間也更長。
庫庫什金介紹，這兩種非腦細(xì)胞的“行為”與大腦中神經(jīng)元在學(xué)習(xí)和記憶過程中的表現(xiàn)如出一轍，表明它們同樣具備學(xué)習(xí)和記憶功能。這意味著，記憶可能并非大腦所獨有，或許是所有細(xì)胞的基本特性。
郁金泰認(rèn)為，這項研究擴展了人們對細(xì)胞的認(rèn)知：所有細(xì)胞都必須從環(huán)境信號中提取顯著模式并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、長期的反應(yīng)。
在發(fā)表于《自然》的研究中，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物學(xué)家勞拉·辛特等研究人員，采集了20名肥胖患者減重前后的白色脂肪組織樣本，以及18名從未肥胖過、正常體重者的白色脂肪組織樣本，并使用單核RNA測序?qū)颖具M行了分析。團隊對瘦小鼠、胖小鼠和肥胖后減重的小鼠也開展了類似研究。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在體重明顯減輕后，人和小鼠脂肪組織中許多細(xì)胞類型的基因表達(dá)依然保持著肥胖時期的特征，即形成了“肥胖記憶”。盡管個體體重顯著下降，細(xì)胞內(nèi)的“肥胖記憶”卻如影隨形。而且，這些持久的表觀遺傳標(biāo)記使脂肪細(xì)胞在再次暴露于肥胖環(huán)境時，更容易激活與炎癥和代謝失調(diào)相關(guān)的基因表達(dá)，從而使人面臨肥胖“噩夢”再次來襲的風(fēng)險。
此研究論文合著者、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院表觀基因組專家費迪南德·馮·邁恩認(rèn)為，脂肪細(xì)胞的這種“肥胖記憶”主要基于表觀遺傳發(fā)生的穩(wěn)定變化，但他們目前尚不清楚脂肪細(xì)胞“記憶”肥胖的時間會持續(xù)多久。
為疾病治療打開思路
這兩項研究不僅為理解記憶的工作原理開辟了新路徑，也有望為多種疾病的治療提供新策略。
庫庫什金認(rèn)為，人們可利用胰腺對過去飲食模式的“記憶”，來保持正常的血糖水平；同樣，人類也應(yīng)該重視癌細(xì)胞對化療模式的“記憶”等。
郁金泰進一步闡述：“這兩項研究都揭示了非腦細(xì)胞中存在特定的基因表達(dá)模式，這些模式就像細(xì)胞的‘開關(guān)’，控制著它們對環(huán)境信號刺激的應(yīng)答。如果人們能夠調(diào)控這些關(guān)鍵基因的表達(dá)模式，或許能為預(yù)防和治療相關(guān)疾病提供新策略。”
邁恩等人也坦言，他們的研究顯示，減肥之路并非坦途。盡管這一事實令人“扎心”，但從中也可以看到避免減肥反彈的方向。未來，研究人員有可能研發(fā)出消除脂肪細(xì)胞“肥胖記憶”的新藥物，讓減肥“一勞永逸”。
郁金泰認(rèn)為，這兩項研究還為神經(jīng)退行性疾病的研究打開了新思路。神經(jīng)退行性疾病是指由于神經(jīng)元及其髓鞘的喪失或功能退化，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能逐漸喪失的一類疾病，包括阿爾茨海默病、帕金森病等。在與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的記憶障礙中，可能存在一些關(guān)鍵基因，它們與記憶的形成、鞏固和提取過程息息相關(guān)。“如果我們能在疾病早期及時調(diào)節(jié)這些基因的表達(dá)模式，或許就能預(yù)防或延緩記憶障礙的進一步惡化，為患者帶來新的曙光。”郁金泰說。
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