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研究人员用氯胺酮或闪烁的光使小鼠大脑恢复活力

你还记得你祖母花园里的花香,或者你祖父吹口哨的曲调吗?一些童年记忆似乎已经根深蒂固。事实上,在大脑学习和保存深刻的认知程序和记忆的关键时期。负责拯救它们的结构称为神经周围网。

这种细胞外结构包裹着某些神经元,从而稳定它们之间现有的连接——突触——并防止形成新的连接。但是,如果我们能够去除神经周围网并恢复年轻大脑的适应能力呢?神经科学家 Sandra Siegert 和她在 IST 奥地利的研究小组发表了两项有前途的技术。

服用氯胺酮或闪光灯

这一切都始于四年前,当时 IST 奥地利的研究人员发现,在用氯胺酮药物麻醉动物后,小鼠的小胶质细胞变得非常活跃。小胶质细胞通常被视为大脑的免疫细胞。然而,最近的研究表明它们也与神经元相互作用。反应性小胶质细胞具有吞噬突触甚至整个神经元的能力,这在阿尔茨海默病的晚期阶段很常见。

“小胶质细胞对氯胺酮麻醉的强烈反应让我们感到惊讶,”该研究的主要作者和 Siegert 小组成员亚历山德罗·文图里诺 (Alessandro Venturino) 解释说。“但我们没有看到任何突触或死亡神经元消失。所以,我们很困惑,小胶质细胞实际上在吃什么。” 结果证明它是保护和稳定神经元之间连接的神经周围网络。

“亚历山德罗来到我的办公室,告诉我神经周围网不见了。我简直不敢相信,”西格特回忆道。他们对小鼠重复使用麻醉剂量的氯胺酮。氯胺酮是人体手术必不可少的药物,最近也被批准用于治疗精神症状。“仅经过 3 次治疗,我们就可以看到神经周围网出现相当大的损失,在重建之前持续了 7 天。”

当 Siegert 与麻省理工学院 (MIT) 的合作神经科学家 Mark Bear 分享结果时,他同样对这一发现的潜力感到惊讶和好奇。“在生物学中,你很少看到这种非黑即白的情况,”西格特继续说道。“然而,顶部的樱桃是 60 赫兹光闪烁的效果。”

神经元通过相互发送电脉冲进行交流。这些经过协调以产生信号波——所谓的脑电波——可以受到外部感官信息的影响,例如,光线照射到眼睛中。“之前已经表明,每秒闪烁 40 次(40 赫兹)的光可以促进小胶质细胞去除阿尔茨海默病中的斑块。但它并没有去除神经周围网,”文图里诺解释说。但是,当科学家们将小鼠放入每秒闪烁 60 次的盒子中时,它产生了与氯胺酮治疗相似的效果。“这种不同脑电波和小胶质细胞动作之间的微调是最迷人的,可能是一种思考脑电波的新方式。”

谨慎和可能性

先前建立的去除神经周围网的策略是持久且极具侵入性的。高剂量氯胺酮治疗,但更重要的是 60 赫兹的光闪烁是微创的。因此,他们可以为人类开辟新的治疗方法。

一旦大脑中神经周围网络的阻塞减轻,神经元就会再次对新输入敏感,并且可以形成新的突触。“但这并不像你把氯胺酮当作一种药物而变得聪明”,文图里诺强调说。通过重新建立可塑性,人们可能会覆盖创伤经历并治疗创伤后应激障碍。“但我们非常谨慎,因为在这个形成性的窗口中,也可能会发生一些创伤性的事情,”西格特说。“用闪烁的灯光炸毁自己也可能不是一个好主意。”

这些治疗有多种可能的应用,一种是弱视,也称为懒惰眼。这种视力障碍是由儿童发育过程中视觉输入不平衡引起的,如果不治疗,会导致永久性视力丧失。研究人员想要研究的另一个主题是他们发现背后的分子机制,但仍未完全了解。文图里诺 (Venturino) 概括地说:“有很多东西需要探索。”

该研究发表在Cell Reports 上。

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