Cell | 睡好觉！好好睡觉！研究发现睡眠是巩固气味记忆和重塑嗅觉突触所必需的

了解睡眠中的整体大脑状态如何促进特定记忆在专用回路中的巩固是生物学中最重要的挑战之一。一个具有简单、明确的回路系统依赖于睡眠进行巩固，将有助于通过细胞和突触分辨率来解决这个问题。

2023年6月2日，美国加州大学 Noëlle D. L’Étoile、圣何塞州立大学Miri K. VanHoven共同通讯在Cell 在线发表题为“Sleep is required to consolidate odor memory and remodel olfactory synapses”的研究论文，该研究发现睡眠是巩固气味记忆和重塑嗅觉突触所必需的。

从人类到果蝇再到海兔等动物都需要睡眠来巩固记忆。这些生物有大而复杂的大脑，从果蝇的大约20万个神经元到人类的860亿个神经元不等。秀丽隐杆线虫的神经系统紧凑，只有302个神经元神经系统；许多单个神经元的功能已被确定，整个突触连接组已被阐明。因此，秀丽隐杆线虫提供了一个独特的机会来研究睡眠如何影响控制学习和记忆改变行为的单个神经元之间的联系。

秀丽隐杆线虫的睡眠特征是保守的：快速逆转静止的时期、唤醒阈值增加、体内平衡补偿、刻板的姿势，以及广泛改变的神经元活动模式。秀丽隐杆线虫促进睡眠的神经元ALA是应激性睡眠所必需的，RIS是发育性睡眠所必需的，它们释放保守的神经肽，参与GABA能促进睡眠回路和下游通路。正如在其他动物中观察到的那样，秀丽隐杆线虫的这种全局大脑状态显示出神经元活动的减少。因此，可以通过检查保存记忆的细胞和特定的连接来解决这种状态是如何影响记忆的。

机理模式图（图源自Cell ）

记忆在突触、细胞和系统层面得到巩固；然而，睡眠在这些水平中的作用尚不清楚。学习和记忆被认为是从活动引起的转录和突触信号的变化转变为受训练影响的神经回路中突触结构的物理变化，这一过程被称为突触巩固。驱动长期巩固记忆的转录变化需要cAMP反应元件结合蛋白(CREB)。在哺乳动物系统和果蝇中的研究证实了这些机制的进化守恒。当记忆的物理表现被转移到存储它的另一个大脑区域时，系统巩固就发生了，并且它的保存也被证明了。在睡眠期间，在许多系统中，突触可以在大脑的广泛区域缩小，这一过程被假定为将突触强度维持在功能范围内。尽管有这些重要的发现，对睡眠在细胞和突触水平上巩固长期记忆的功能的理解仍然是难以捉摸的。

该研究表明，尽管秀丽隐杆线虫神经系统的神经元数量有限，但睡眠对于这两个过程都是必要的。此外，目前还不清楚在任何系统中，睡眠是否与经验合作来改变特定神经元之间的突触，以及这是否最终会影响行为。秀丽隐杆线虫神经元已经定义了连接和明确描述的行为贡献。该研究表明，间隔的气味训练和训练后的睡眠可以诱导长期记忆。记忆巩固，但不是获取，需要一对中间神经元，即AIY，它们在气味寻找行为中发挥作用。在巩固记忆的蠕虫中，需要睡眠和气味调节来减少AWC化学感觉神经元和AIY之间的抑制性突触连接。因此，该研究表明，在最简单的神经系统中，睡眠是气味记忆巩固和睡眠依赖突触结构可塑性所必需的。这项工作还提供了一个新的精度和粒度水平，以了解记忆所需的特定细胞及其连接是如何被气味训练和睡眠调节的。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00525-1

转自：“iNature”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！