光刺激找回失去的記憶

Posted on 2016/09/13 in 新知, 生命科學, 科技報導, 遺傳, 遺傳疾病 with 沒有迴響 2,911 views

光刺激找回失去的記憶(Light stimulation can recover memory loss)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群教授責任編輯

阿茲海默症(Alzheimer’s disease, AD)為初期出現遺忘東西之記憶障礙、漸漸發展成整體認知機能低下的一種疾病。根據世界衛生組織報告，估計目前世界4750萬認知機能患者中，約7成罹患阿茲海默症，隨著人口高齡化，造成相當大的問題。阿茲海默症是由海馬迴(hippocampus)及週邊神經細胞的變性所導致，兩者在記憶的生成、保存、及想起，扮演重要角色。過去研究指出海馬迴異常，可能引起阿茲海默症初期的記憶障礙，但究竟是因無法形成新記憶，還是因無法想起已形成之舊有記憶，仍然不明。

日本理化學研究所的研究團隊，2012年使用「光遺傳學(Optogenetics)」方法，證實個別記憶印跡保存於海馬迴的記憶印跡細胞(memory engram cells)，因此他們想進一步解析，和AD患者同樣隨年齡而神經變性的AD模式小鼠，記憶印跡能否正常形成，若將其人工活化會產生何種結果。

研究團隊首先將AD患者的變異基因轉殖至小鼠，製作成AD模式小鼠。當正常小鼠放入實驗箱，在其腳部通過弱電流以形成害怕的記憶，隔天再將小鼠放入相同實驗箱，會喚起其記憶而出現退縮反應。但7個月大AD模式小鼠，通電後1小時內再放入實驗箱，會出現退縮反應，但隔天之後進行，就不會出現退縮反應。換言之，AD模式小鼠，雖產生害怕記憶，但24小時後，卻無法想起。因此藉由特殊的遺傳學方法，以光遺傳學技術標識AD模式小鼠在實驗箱正在作用的記憶印跡細胞，於腳部通電的害怕體驗後隔天，再放入實驗箱，則不會產生退縮反應；但此小鼠放入完全不同實驗箱，藉由藍光活化已標識的記憶印跡細胞，則出現退縮反應。以上結果顯示，AD模式小鼠雖已形成記憶印跡，但卻無法正確回想此記憶印跡，可能是造成記憶障礙的原因。

他們也發現，AD模式小鼠的記憶回想障礙，和神經細胞間相連、影響訊息傳遞效率的突觸(synapse)之樹突棘(dendritic spines)減少有關；當突觸受不斷刺激強化機能，會增加樹突棘數量。因此他們思索是否強化突觸機能，能改善AD模式小鼠的記憶回想障礙?所以放入原本聯想到害怕記憶的實驗箱，藉藍光反覆活化AD模式小鼠已標識的記憶印跡細胞之訊息接收，強化突觸機能。突觸機能已強化的AD模式小鼠，於兩天後放入實驗箱，發現僅相同實驗箱場景，就使小鼠產生害怕記憶，出現退縮反應。

令人感到有趣的是僅刺激對應至實驗箱害怕記憶之特定記憶印跡細胞的訊息接收，就能藉由實驗箱場景回復記憶；但當刺激海馬迴整體的訊息接收，則無法回復記憶。顯示AD模式小鼠的特定記憶的回復，專一性刺激所對應記憶印跡細胞是不可或缺的。

AD初期患者也許並非失去記憶，而僅是無法想起。當這些初期患者的記憶保存細胞仍維持機能，若能開發出提取這些細胞所儲存的記憶，也許就能減輕記憶障礙。該研究成果2016年3月刊載於科學期刊「Nature」。

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