揭开隐藏的神经元细胞的记忆存储物流

探索机制参与睡眠记忆存储,密歇根大学的一个团队(密歇根大学)细胞生物学家发现,rna与一群缺乏研究的隔室在海马神经元学习后睡眠和睡眠不足的老鼠之间的差异很大。

副教授萨拉•阿托恩的分子、细胞和发育生物学,和詹姆斯•Delorme最近密歇根大学神经科学研究生,假设一个学习活动和随后的睡眠或睡眠不足会影响信使核糖核酸的翻译。之前大部分工作睡在mrna的影响主要集中在神经细胞溶质的成绩单。然而,Drs。阿托恩和Delorme发现学习后,主要变化在核糖体rna几近完全相反的存在与神经元细胞膜相关联。这些结果已经发表在美国国家科学院院刊》上,2021年11月30日。

团队首先应用一个常用的生化方法,同质化和离心机海马组织,将细胞溶质(细胞质内acell的水分量较小的细胞器和颗粒悬浮)从其他细胞组件通常被认为是“碎片”(内质网高尔基体,细胞膜等)。在这项研究中,作者发现与核糖体RNA相关细胞溶质不同取决于是否动物睡,确认之前的转录组研究。然而,胞质核糖体RNA显示几乎没有改变取决于之前的学习。

“如果我们刚刚停止,我们就不会发现任何小说或有见地。我们强烈认为,我们不得不重新考虑我们的方法,”阿托恩解释说。因为众所周知,内质网和核糖体所覆盖,将rna转化为蛋白质的机械,Delorme和阿托恩决定的rna序列的其他部分细胞,细胞溶质的“碎片”,外面。在less-well-studied membrane-containing细胞分数,他们发现许多学习成绩单之前受到影响的函数。这些修改成绩单也显著不同的动物是否被允许睡learning-allowing后新的内存存储或如果他们一直睡眠不足。这些意想不到的结果把门打开更多的调查。

”通过在细胞的其他地区,我们现在有能力生成许多新的假设发生在分子水平上时的记忆是合并,合并中断是由于睡眠不足,“阿托恩说。

例如,在学习后的动物睡,阿托恩和Delorme观察增加大量的记录编码的蛋白质合成机械组件的膜分数海马神经元。假设之一就是测试是否有确实的增加后,膜相关核糖体蛋白的生产后学习的睡眠。

除了mrna,作者还发现学习导致的变化与神经元膜结合核糖体长非编码rna协会。这些可能发挥作用在调节其他文本的翻译,应该调查。“细胞已经开发出非常优雅的机制来微调过程从转录翻译,和长非编码rna可能是其中一个在大脑的这一部分,”阿托恩说。

她进一步解释通过比较神经元大型仓库,与复杂的物流,需要快速响应需求新的蛋白质在遥远的细胞过程中,需要防范和分布适应过程。“神经元必须提供“包”在合理的时间内,当它需要的,无论多远这个位置。神经元已经进化到这样做,这是一个巨大的生物问题进行调查。重要的是要理解这种生物是如何工作的,因为在除了存储新memories-it影响再生,变性,神经系统疾病,”阿托恩总结道。

这是第二个PNAS出版Delorme-Aton团队的研究。在他们的第一篇文章研究小组发现,在睡眠不足的老鼠,一种抑制性控制机制,可能会扰乱海马活动和记忆的巩固。相比之下,后学习睡眠抑制抑制性中间神经元的活动,增加活动在周围海马神经元和改进的记忆存储。