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北理工在《Nature Communications》發文探究小鼠海馬CA3區在空間工作記憶中的單側化功能


  6月9日,北京理工大學生命學院慶宏教授課題組在《Nature Communications》上以“The lateralization of left hippocampal CA3 during the retrieval of spatial working memory”為題發表研究長文。生命學院博士生宋達、楊清湖,生命學院教授閆天翼和上海中醫藥大學副研究員王德恒為該論文的共同第一作者,生命學院教授慶宏和特別副研究員全貞貞為共同通訊作者。

  阿爾茨海默病(Alzheimer’sDisease,AD)是一種常見的發生在老年人群中的中樞神經系統退行性疾病,其早期臨床表現主要以記憶障礙為主,逐漸發展為全面的認知功能衰退。其中,空間工作記憶受損往往出現在阿爾茨海默病的早期。該研究闡明了CA3在調控空間工作記憶中的關鍵作用,強調了MS-LCA3神經環路是單側化功能的重要支撐。

  海馬CA3在空間工作記憶中起到重要作用,但是CA3在空間工作記憶的哪個階段起作用,以及CA3的單側化功能是否體現在空間工作記憶中尚不清楚。該工作利用光纖記錄技術發現小鼠CA3的神經元活動性在空間工作記憶的編碼和檢索階段均有升高,而左側CA3神經元在選擇階段作出正確選擇時顯示出更高的活動性。隨后, 利用在體電生理技術發現左側CA3神經元在選擇階段有先于右側CA3神經元放電的趨勢;接著利用光遺傳學技術發現,在選擇階段只有抑制左側海馬CA3神經元活動性可以損壞小鼠在空間工作記憶中的表現。最后利用逆行病毒載體示蹤技術發現上游腦區內側隔核(MS)向左右側CA3區不同類型神經元的投射有所區別,光遺傳抑制MS-LCA3環路能夠損害小鼠在空間工作記憶中的任務表現,并且顯示出該環路調控CA3單側化功能。

  基于MS-CA3神經環路在調控空間工作記憶中發揮的作用,研究組后續將探討該環路在AD模型鼠中的受損情況,同時利用光遺傳技術調控該環路來改善AD模型鼠的認知功能。

  該課題得到了國家重點研發計劃項目政府間國際科技創新合作重點專項(2017YFE0117000)和國家自然科學基金(81671268)的資助。

  論文原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-16698-4

 

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