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睡眠不足如何破壞海馬體中的新記憶存儲

導讀 雖然有些學生可能認為在考試前熬夜是個好主意,但傳統觀點可能是正確的:根據密歇根大學的研究,睡個好覺實際上可能更有幫助。UM 科學家

雖然有些學生可能認為在考試前熬夜是個好主意,但傳統觀點可能是正確的:根據密歇根大學的研究,睡個好覺實際上可能更有幫助。

UM 科學家 Sara Aton 和 James Delorme 發現,當小鼠睡眠不足時,海馬體中抑制性神經元的活動會增加,海馬體是大腦中導航以及處理和存儲新記憶必不可少的區域。

“由于這些神經元限制了它們鄰居的活動,這種生理反應使得海馬結構中的正常神經元活動無法聚集,”密歇根大學分子、細胞和發育生物學系副教授、密歇根大學成員 Aton 說。 RNA生物醫學中心執行委員會。“我總是告訴我的學生,過夜者并沒有幫助他們準備考試。”

研究人員的結果發表在美國國家科學院院刊上,他們的發現可能對人類表現和學習策略產生影響。

先前的研究表明,有一個敏感的時間窗口——學習后的幾個小時——在此期間,老鼠必須睡覺才能完全鞏固記憶。在此期間,海馬中的神經元活動必須保持不受干擾,并且神經元內的 RNA 轉錄和翻譯必須正常進行。Aton 和 Delorme 曾是 UM 神經科學研究生,他們研究了學習后神經元活動的變化與其蛋白質翻譯變化之間可能存在的聯系。

首先,Delorme 研究了睡眠和清醒、海馬神經元活動和活動驅動的 S6 磷酸化之間的相互作用,S6 是核糖體的一個組成部分——將 mRNA 翻譯成蛋白質的微小細胞器。這種磷酸化事件被認為會影響哪些 mRNA 隨著神經元變得更加活躍而被翻譯成蛋白質。這種調節對于適應神經元不斷變化的代謝需求可能很重要。

為此,德洛姆給老鼠一個恐懼刺激。當小鼠在受到刺激后被允許自由睡覺時,他發現海馬體齒狀回部分的 S6 磷酸化增加,這是記憶開始形成的第一個區域。

但是當小鼠被剝奪睡眠時,Delorme 發現整個海馬體的磷酸化水平下降。這擾亂了老鼠的記憶,否則這些記憶本來是為了應對恐懼刺激而形成的。

Delorme 的下一個問題是,這種活動驅動的 S6 磷酸化的減少是否會在睡眠不足后對所有神經元產生類似的影響。他使用生物信息學比較了與磷酸化含 S6 核糖體相關的 mRNA 的豐度。他還檢查了先前睡眠或不睡眠條件下的 mRNA 譜。

Delorme 隨后與 UM Advanced Genomics 核心合作進行 RNA 測序。他觀察到,在睡眠剝奪后,一種類型的 RNA 轉錄物的豐度顯著增加,這種轉錄物已知專門存在于表達神經肽生長抑素和抑制性神經遞質 GABA 的中間神經元中。

這種相對增加表明,含有生長抑素的中間神經元之間的更大活動會抑制周圍神經元,從而抑制海馬體中的整體 S6 磷酸化,充當減緩其放電的門。

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