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小小蛋白拯救记忆

(文/Ed Yong)人们总说“年老多忘事”,即使幸运地没有遭受外伤、没有得阿尔茨海默病,随着时间的推移,我们的记忆也会自然减弱消失。然而,以色列魏兹曼科学院的瑞特•施玛发现了一种阻止记忆消退,甚至恢复记忆的办法,

她在大鼠的脑中增加了一种叫做PKMzeta的蛋白,从而加强了它们的记忆,包括恢复古老已消退的记忆。“多种古老记忆被成功增强了,这是史无前例的成果。”与亚丁•杜达伊一起领导这项研究的托德•萨克特说。

PKMzeta是记忆的发动机。这种蛋白像机器一样不断工作,保证我们的记忆完好无损。没有它,我们就会陷入永久的遗忘。这是我们对抗遗忘,防止大脑恢复到一张白纸状态的唯一防御措施。

2007年,施玛、杜达伊、萨克特用一种叫做ZIP的化学物质抑制了大鼠大脑中PKMzeta的活性,结果显示了PKMzeta的重要性。他们先训练啮齿类动物避开人工甜味剂,然后将ZIP注射到有关味觉的脑区。这种化学物质会永久清除它们对甜味剂的厌恶感。即使它们已经花了一个月时间(对人类来说就是好几年)学习避开甜味剂,一旦PKMzeta被ZIP抑制,学习成果就会被完全遗忘。这种蛋白质的力量不仅是针对味觉。施玛、萨克特和其他科学家此后通过抑制PKMzeta,破坏了各种各样的记忆,从运动能力到对物体位置的记忆。

这些结果很有说服力,但问题还没完全解决。“科学研究时常常将某个功能阻断,看看后果如何,但具体发生了什么没人知道。”麦吉尔大学的记忆研究者、曾与萨克特共事过的卡里姆•纳德说,“你觉得这玩意再精巧不过了,但实际上可能是歪打正着。你阻断了大脑中的某个功能,可能发生的事足有八百万种。所以需要增强这个功能,看看是否会有相反的效果。”

施玛最近所做的正是这一工作,她再一次让大鼠学会避开人工甜味剂。而这一次,在训练前几天,她用携带有PKMzeta的病毒感染了大鼠的大脑。由于这种蛋白的拷贝数变多了,大鼠更容易记住对甜味剂的厌恶。即使施玛在训练结束一周后,对甜味剂的厌恶开始消退时再注射病毒,额外的PKMzeta还是能够增强渐渐模糊的记忆。

“这太完美了。”纳德说,“一定就是这个分子的作用。”

萨克特认为,PKMzeta的独特之处在于它能够改善健康动物的古老记忆。蔡立慧在2007年曾经通过化学抑制组蛋白脱乙酰酶来恢复大鼠失去的记忆。这些化学物质能够阻碍DNA卷曲,从而让其中的基因更容易表达。但蔡立慧只在患有痴呆的大鼠上进行过这项实验。“这和提升并加强正常动物的记忆不是一回事。”萨克特说。

在记忆形成的早期,或者在记忆从短期向长期过渡时,有许多加强它的办法。不断重复相同信息会有点作用,小睡一会儿同样也行。就在上个月,我还写了篇文章,介绍一种能够加强记忆的IGF-II蛋白。“但PKMzeta是史无前例的,因为它能找回大约一周前的古老记忆,并且有加强作用,”萨克特说,“这是这项研究的不同寻常之处。”

病毒显然不是简单地向大脑中猛灌PKMzeta,不分青红皂白,增强附近的一切突触。相反,多出来的蛋白似乎跑到了某些特定的突触上。“这从某种意义上说同样惊人。”萨克特说,“加了更多的蛋白,但整个系统并没有乱掉。PKMzeta似乎知道如何适应那些已经存在的记忆。”萨克特认为PKMzeta是互相吸引的。它能找到正确的地方,加强那些已经被PKMzeta标记的神经联结。

“想想看硬盘上的0和1吧。”他说,“用ZIP移除PKMzeta就像擦除信息,把所有的1都换成0。然而现在我们加入了更多的1,这些1只会去找其它的1,而不是随机与1或0结合。”这种神奇的自动导航能力能帮助我们将新信息融合到旧回忆中,或者在很久之后再度解读记忆。这是PKMzeta最奇怪的特点,萨克特也最想搞清这个问题。

目前,在阿拉巴马大学研究记忆的大卫•斯韦特认为,这项新研究是“重要的一步”,极大地肯定了PKMzeta在记忆形成中的地位。“尤其激动人心的是,PKMzeta活化剂可能是潜在的认知增强药物。”

但萨克特对这些应用采取了小心谨慎的态度。“首先,我认为完全不能使用病毒。”他说。最终目标不是在人体内插入额外的PKMzeta基因拷贝,而是弄清楚大脑自身如何生产这种蛋白,然后设法促进这个过程。即便是这样,只在大鼠身上做过实验,换到人身上是好是坏也难说。

“我们真的不知道这个过程在人身上是怎样的。”萨克特说,毕竟将一切痛苦细节铭记在心,既不愉快又没什么用处。“我认为它的意义更多地在于为那些神经退行性病症患者提供帮助。超强记忆力既有优点又有缺点,但对于正在丧失记忆的人来说,增强记忆是有用的。例如人们记不住自己家的煤气灶到底关了没有,或者记不住孩子的名字……”

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博主介绍: Ed Yong,著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班,晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用,包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。

The End

发布于2011-03-08, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Ashie

生态学硕士生

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