贪睡鼠“健忘症”之谜

 

发布于：http://www.sci.cn/news/showNews.asp?fNewsID=1243

乘坐红眼航班、通宵开学术研讨会、或者要参加一场决定胜负的附加赛，所有的这些都会让人失眠，并造成次日的“健忘症”。科学家最近发现失眠会使人脑记忆系统的一个特殊分子中断，这一发现有可能会为我们的疲劳大脑带来治疗福音。

 

神经科学家对啮齿类动物和人类进行研究时发现睡眠剥夺会使事件记忆存储中断，如：关于人物、事物、时间和地点的信息。放弃这些记忆，大脑中的神经元需要和其他的神经元形成新的连接，或是加固以前的连接。这个重新建立连接的过程，需要几个小时的时间在老鼠神经元内建立一套错综复杂的分子通道，而神经元正是打开和关闭基因以及调整蛋白质表达方式的基体。

 

宾夕法尼亚大学的神经科学家Ted Abel及同僚尝试解开这些分子线路并查明是哪个分子被睡眠剥夺中断。首先，科学家对睡眠剥夺的老鼠大脑记忆中心海马区片段的电信号进行研究。他们测试了长时程增强的作用，即对神经元之间连接的增强，科学家猜测这些神经元在“存储器”之下。当科学家们试图用电或化学药品激发这些大脑片段的长时程增强时，他们发现激发包括环腺苷酸分子在内的细胞通道的方法并没有效果。睡眠剥夺的老鼠的大脑细胞内的环腺苷酸的含量依然比休息良好的老鼠所含的约少50%。在大脑中，环腺苷酸扮演着分子信使的角色，在特殊的蛋白质之间传递信号，这些特殊的蛋白质正是形成记忆的基因活动的控制者。

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那么睡眠剥夺是如何减少这些重要的信号分子的数量的呢？科学家测出睡眠剥夺的老鼠大脑中PDE4A5酶的含量比正常老鼠大脑中多了40%。PDE4A5酶是一种能够消耗环腺苷酸的磷酸二酯酶。

 

紧接着，为了证实多出的酶使得睡眠剥夺影响记忆，科学家试着用咯利普兰（一种可以抑制PDE4A5酶及其他相似的磷酸二酯酶的药物）来中和PDE4A5酶。通过对睡眠剥夺的老鼠的大脑片段使用咯利普兰，长时程增强得到了恢复。随后，科学家测试了老鼠的记忆能力，他们把几只老鼠放在一个有电击作用的特殊笼子里。这些老鼠保持清醒状态5个小时，大概是这些啮齿类小动物整个晚上睡眠时间的一半左右，结果发现，它们没有对条件化笼子的特殊记忆。但是那些睡眠被剥夺并且注射了咯利普兰的老鼠在实验后就像休息良好的老鼠一样记忆好。科学家在《自然》杂志网上发表了相关的研究结果。“在24小时内，老鼠不知道自己失去了一半的睡眠时间”，Abel先生说。他和同僚正在努力寻找专门破坏PDE4A5酶的分子。

 

这些发现开始揭开特殊细胞通道被睡眠剥夺破坏的“长久的神秘面纱”， “像我这样的科学家只能在人类行为特征层面描述是什么被睡眠剥夺所影响”， David Dinges说，他也是宾夕法尼亚大学的一位神经科学家，但是他并没有参与此次研究。把观察到的“失忆症”与PDE4A5酶联系起来，“我们就可以树立一个潜在的目标来减轻睡眠剥夺给人类带来的痛苦”，美国北卡罗来纳州温莎市维克森林大学的神经科学家Sam Deadwyler说道。

 

原文作者：Michael Torrice

译   者：亚      娜

 

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