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对大脑遗忘机制的研究成果
记忆是大脑最重要的功能之一,也是人类研究最多的脑功能之一。记忆随时在发生,而遗忘如影随形。 海马体位于大脑丘脑和内侧颞叶之间,是负责记忆的编码和存储的一个重要脑区。在这里,记忆信息被编码于一些神经元中,称之为记忆印迹细胞。随着科学研究的发展,科研人员发现印迹细胞的重新激活是记忆提取的“发动机”,印迹细胞间的突触联系是储存记忆的“仓库”。 海马脑区中记忆是如何随着时间而消退的呢?这个问题在科学界一直没有得到充分的研究。经过3年多的努力,浙江大学医学院谷岩研究员课题组和王朗副研究员课题组首次发现,用于免疫的小胶质细胞通过清除突触而引起记忆遗忘,并且进一步发现补体信号通路参与了小胶质细胞介导的遗忘,并且依赖于记忆印迹细胞的活动。 这项研究,北京时间2月7日在国际顶级期刊《科学》在线发表。论文共同第一作者为医学院2016级博士生王超和2017级博士生岳惠敏,论文通讯作者为谷岩研究员和王朗副研究员。 遗忘被“遗忘”了 记忆与遗忘就像是一个硬币的两个面,不可分割。但是长期以来,科研人员对人脑记忆的产生、储存、调取始终表现出浓厚的兴趣,研究也比较深入,但对于遗忘这一现象关注的就不是很多。就算是讨论记忆丢失的原因,也多是从记忆存储和调取过程中出现问题这个角度来考虑。 遗忘被“遗忘”了。不过,谷岩倒是对这个问题很好奇,他开玩笑说:“我自己记性差,所以对遗忘方面的研究很感兴趣。” 如何算出记忆保留了多少?课题组在小鼠记忆遗忘实验中用的是经典的条件恐惧记忆行为学模型。科研人员通过在一个场景中给小鼠施加电击刺激,使其建立对这个环境的记忆。在35天后,让受过电击的小鼠再次重返这一场景中,看小鼠是否会回想起电击的痛苦进而表现出害怕。  “这个行为学范式本来是用来检测恐惧行为的记忆的,但换一个角度看就是遗忘”,谷岩介绍,正常的小鼠对于环境总是充满好奇四处活动,但是如果留有恐惧记忆,它就会因为害怕而呆在那里不动(即freezing状态),“我们就通过计算单位时间内小鼠处于静止不动的时间,来衡量小鼠记忆保留的情况。”图1. 记忆的遗忘随着时间而逐渐发生。研究人员发现,训练35天后,小鼠freezing的时间显著低于5天时的检测结果,表明时间越久,记忆的遗忘越显著。 像“探案”一样做研究 从小鼠的实验中,研究人员发现,记忆随着时间的推移而消退。记忆在海马中提取的主要途径,是通过编码这些记忆信息的记忆印迹细胞的激活。通过标记记忆印迹细胞,研究人员发现,遗忘的同时伴随着印迹细胞的激活率的下降。那么是什么导致了印迹细胞激活率的下降?研究人员关注到大脑中的另一种细胞——小胶质细胞。 小胶质细胞约占大脑细胞总数的10-15%左右。此前科学家已经明确,小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫细胞。当大脑受伤感染,细菌进入皮层后,小胶质细胞作为重要的“防卫兵”负责“抵御杀敌”。越来越多的研究表明,小胶质细胞不仅参与神经系统的免疫调控,而且对于神经系统发育、神经元活动以及神经环路功能都有重要的调节作用。 研究人员特异性地清除了脑内的小胶质细胞,发现不仅遗忘被抑制了,同时印迹细胞的重新激活率的下降也被抑制了。“这个发现其实非常偶然,我们将清除小胶质细胞的小鼠进行了一系列的实验,包括记忆的形成和提取、焦虑等,但结果对记忆遗忘的影响非常显著。”去除小胶质细胞的小鼠的恐惧反应要比对照组更加明显,处于静止状态的时间是对照小鼠的2倍 多。为此,课题组继续深入开展实验,并发现当清除小胶质细胞时,记忆印迹细胞的激活不再出现明显的下降。图2. 清除小胶质细胞抑制了遗忘。A-B:用CSF-1抑制剂PLX3397(PLX)特异性清除小胶质细胞后,小鼠的遗忘被抑制了。C-D:PLX抑制了伴随遗忘的印迹细胞激活率的下降。 既然小胶质细胞确实影响了记忆印迹细胞的激活,并导致了遗忘,那么它们又是如何引起了印迹细胞激活率的下降呢?是不是通过破坏记忆印迹细胞之间的信息传递呢?此前的研究表明,小胶质细胞能够清除婴幼儿大脑发育中过多的突触,并调节神经元之间突触连接的动态变化。那么在成年的大脑中,小胶质细胞是否也具有同样的功能呢? 因此研究人员继续破案,通过免疫染色和高分辨率成像,他们发现海马的小胶质细胞“肚子”里,存在着突触特异性的成分,如位于突触前的synaptophysin分子和位于突触后的PSD95分子,并且与小胶质细胞中的溶酶体共定位(共定位:两个蛋白位于同一空间位置的细胞学佐证),表明成年海马中的小胶质细胞仍然具有“吃掉”突触结构的能力。当抑制小鼠的小胶质细胞吞噬作用时,记忆的遗忘被显著阻断。这些结果表明小胶质细胞通过“吃掉”突触而介导了遗忘。图3. 在小胶质细胞中发现了突触特异性成分,如突触前蛋白synaptophysin(Syn,A)和突触后蛋白PSD95(B),并且与小胶质细胞的溶酶体标记物Lamp1共标。 遗忘的机制始于分子的“导航” 研究人员发现,记忆在印迹细胞组成的这条“公路”上激活传递,这其中记忆印迹细胞之间的突触不仅是公路间相联系的“桥梁”,而且也是储存记忆的“仓库”。小胶质细胞就像是“拆迁队”, 把“桥梁”给拆掉了,储存在其中的记忆信息也就无法继续传递下去,最终导致了记忆遗忘。 那么具体是什么分子机制让本来是大脑“防卫兵”的小胶质细胞“兼职”成为了“拆迁队”了呢?研究人员通过高分辨率显微镜发现补体分子C1q不仅与印迹细胞的一些树突棘共定位,还与PSD95一起存在于小胶质细胞溶酶体中,这提示补体信号通路可能介导了小胶质细胞对记忆印迹细胞突触的清除。 研究人员通过对比,发现在印迹细胞中阻断补体信号通路可以十分有效地抑制记忆的遗忘和印迹细胞激活率的下降。而C1q-补体信号通路就像是猎人的小狗,寻找并在记忆印迹细胞的一些突触做上标记,这样小胶质细胞就像有了导航图一般,可以瞄准目标展开攻击,一吃一个准。 “复习不易忘”有了科学依据 生活中的一个常识,学习了一个新知识,假如总是复习,就不容易遗忘,而不去复习的话很快就会忘记。 研究人员通过实验证明了这一点。课题组特异性地在记忆痕迹细胞中导入了药理遗传学受体,通过注射药物CNO后,可以选择性抑制记忆印迹细胞的活动,让它们没有那么兴奋。这个时候研究人员发现,记忆的遗忘被加速了,就像不复习就容易遗忘。而这种加速的遗忘也可以被清除小胶质细胞或者阻断补体通路所抑制。 从另一个角度来看,复习就是让记忆印迹细胞和相应的突触联系更加活跃,好像把突触这座桥梁用钢筋混凝土加固了一样。而如果不复习,“桥”就会年久失修,就会被小胶质细胞这个“拆迁队”识别并拆除。 小胶质细胞的突触清除可能是介导遗忘的一种普遍机制 海马的齿状回可以不断产生新生的神经元,称之为神经发生(neurogenesis)。根据此前《科学》杂志报道,齿状回中持续产生的新生神经元的整合会导致海马神经环路中大量突触的重组与替换,从而导致先前建立的记忆被遗忘,尤其是在婴儿期。为了找出小胶质细胞介导的遗忘和神经发生介导的遗忘之间的关系,研究人员同时操纵了海马神经发生和小胶质细胞,发现小胶质细胞介导的突触清除既参与了神经发生引起的遗忘,也参与了和神经发生无关的遗忘。因此,小胶质细胞的突触吞噬作用可能是在有神经发生的大脑区域,或缺乏神经发生的哺乳动物大脑中介导遗忘的一种更为普遍的机制。 谷岩表示,随着研究的深入,未来可能对疾病导致的记忆损伤和记忆丢失有更清楚的理解。从长远来看,这项工作也为研究长期记忆的巩固和不良记忆的消除提供了前瞻性的基础铺垫。
浙江大学 2021-04-10
大脑皮质分区模型XM-615
XM-615大脑皮质分区模型   XM-615大脑皮质分区模型可拆分为2部件,大脑作正中矢状切面,左侧大脑半球作水平切面,并剖开颞叶显示间脑,小脑作矢状剖面,按不同皮质层进行分区,并用颜色加以区别。 尺寸:自然大,21.5×17×14cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
数学学具
产品详细介绍    学具遵循现行小学课本的主要内容和供小学生使用的特点设计、制作。学具具有科学性、趣味性和直观性,小学生通过动手操作,能帮助理解课本内容,加深对计算式、性质、公式等的认识,增加学习兴趣,是小学生学习数学的一种辅助学具。
广东省汕头市和川教学软件有限公司 2021-08-23
XM-614大脑分叶模型
XM-614大脑分叶模型   XM-614大脑分叶模型可拆分为2部件,大脑作正中矢状切面,左侧大脑半球作水平切面,并剖开颞叶显示间脑,小脑作矢状剖面,按不同功能部位进行定位,并用颜色加以区别。 尺寸:自然大,21.5×17×14cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
中心体调控大脑皮层发育机制研究
放射状胶质细胞是大脑发育最为关键的一种神经前体细胞,分裂产生大脑皮层几乎所有的神经元和胶质细胞。所有动物细胞都有中心体,通常位于细胞核附近的细胞质中。然而中心体在放射状胶质细胞内的定位十分独特,位于远离细胞核的顶端细胞膜上,即脑室腔的表面上。这种独特的亚细胞特征已被发现数十年,但其成因及功能一直令人困惑。图1. 中心体的顶端膜锚定调控神经前体细胞机械特性和大脑皮层的大小及折叠时松海教授和史航研究员课题组采用基于透射电镜成像的连续超薄切片技术,首次观察到了放射状胶质细胞内的中心体是通过附着在母体中心粒上的远端附属物(distal appendages)锚定在顶端细胞膜上的(图1)。为了探索其分子调控机制和生理功能,研究人员在大脑皮层放射状胶质细胞内特异性地去除了远端附属物的重要构成蛋白CEP83,使得远端附属物无法形成,从而阻止中心体与细胞膜的连接。结果发现,去除CEP83蛋白后,母体中心粒上不再形成远端附属物,中心体和顶端膜发生了微小的错位,不再锚定在顶端膜上。进一步研究表明,中心体这一不足1微米的位移,不是通过影响初级纤毛的形成,而是破坏了顶端膜上特有的环状微管结构,导致顶端膜被拉伸、变硬。这一物理特性的改变引起了放射状胶质细胞内机械敏感信号通路相关的YAP蛋白(Yes-associated protein)的过度激活,从而导致了放射状胶质细胞前期的过度扩增以及之后中间前体细胞的增多,最终使得大脑皮层神经细胞显著增加,体积扩大,并引发异常折叠。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2139-6
清华大学 2021-04-10
XM-615大脑皮质分区模型
XM-615大脑皮质分区模型   XM-615大脑皮质分区模型可拆分为2部件,大脑作正中矢状切面,左侧大脑半球作水平切面,并剖开颞叶显示间脑,小脑作矢状剖面,按不同皮质层进行分区,并用颜色加以区别。 尺寸:自然大,21.5×17×14cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
大脑皮质功能定位模型XM-616
XM-616大脑皮质功能定位模型   XM-616大脑皮质功能定位模型可拆分为2部件,大脑作正中矢状切面,左侧大脑半球作水平切面,并剖开颞叶显示间脑,小脑作矢状剖面,按不同功能部位进行定位,并用颜色加以区别。 尺寸:自然大,21.5×17×14cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
数学学科装备
    数学学科装备以义务教育和高中数学课程标准为依据,针对教师教学和学生学习的需要而设计,既满足数学学科基础性和普及性的需要,又满足对数学有浓厚兴趣的学生发展和提高的需要,因此其内容不仅覆盖了课程标准的规定内容,还为学生的进一步探究和提高提供了充分的余地。     数学学科装备提供了包括立体几何模型、三维立体几何模型教学系统和模块化几何模型搭建套装等多种软件相结合的现代教学装备,能够有效解决中学数学教学中的重点、难点问题,是服务于数学学科的重要教具和学具。 一、立体几何模型:     立体几何模型针对中学立体几何中的教学重点和难点,针对教师教学和学生学习的需要而设计,包含几何体、容积和体积、正方体及多面体、棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、球和旋转模型共十大类型,160件。     立体几何模型可以独立作为初中和高中开展数学教学和学生探究的模型使用,也可以作为数学实验室装备的重要组成部分,它的应用有利于学生主动地进行观察、实验、猜测、验证、推理与交流等学习活动。 主要特点    1、全面覆盖初、高中几何教学多个方面,不仅满足了课程标准的要求,而且为学有余力的学生提供了拓展空间;    2、满足多面体、圆柱、圆锥、棱柱、棱锥等展开面和表面积教学的需要,而且探究式的解决了如Y形管等组合体展开面的复杂问题;    3、满足进行多种几何体体积教学的需要,学生可以通过测量对体积公式进行验证;    4、实现了几何体对角线、高线等主要线段及主要截面的可视化;    5、模型是可拆卸和可操作的,充分满足了学生观察、猜测和动手操作、测量、验证的需要。 功能介绍       1、几何体三维旋转观察    2、几何体表面展开及复原    3、动态截面模拟,随时观察特征    4、内部辅助线在高度、对角线、斜高等应用    5、容积体积的测量与验证    6、实现几何体相接、相切及组合    7、实现旋转模型的模拟演示    8、直观演示空间点、线、面关系 二、模块化几何模型搭建套装     模块化几何模型搭建套装(简称搭建套装)通过富有创造性的构想让学生开展几何体实验。这些探索性的实验可以激发学生的创造性,同时帮助学生建立空间认识的基础,达到教育目标。这些探索性的实验适用于小学生的初期教育和中学数学学习,同样也适用于大学数学专业,只是随着学习者年龄的变化而改变学习的要求。     在小学教育阶段的目标是认识和发现众多不同的几何形状。在中学教育阶段是尽可能多的了解几何体并能够完整地将它们建立起来,并探索这些几何体的各种性质。     搭建套装内含286块标准化组件,其中等边三角形100片、等腰三角形60片、正方形60片、长方形30片、五边形36片,橡皮筋600根。套装可以构建起正多面体、棱柱和反棱柱、棱锥和双棱锥、棱台以及组合体等多种立体几何体模型,是一套独一无二且极具价值的学习工具,可以最大限度激发学生的创造性,帮助学生建立空间意识,培养学生的空间想象力,达到教学目标。 三、三维立体几何模型教学系统     三维立体几何模型教学系统是中教股份基于最新三维技术开发的几何三维演示系统,能够为教师进行立体几何教学和学生开展自主性学习提供强大的演示和探究功能。     三维立体几何模型教学系统覆盖了空间点、线、面关系、几何体、容积和体积、正方体及多面体、棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、球、旋转模型等立体几何教学内容,符合课程标准的理念和要求。通过该教学系统和立体几何模型、模块化几何模型搭建套装的有机结合,能够完全满足数学教师进行立体几何教学和学生学习立体几何的需要,构建起立体几何教与学的新型模式。 功能介绍:     1、三维旋转观察,通过鼠标可以将几何体进行三维旋转,从各个角度去观察几何体或者空间关系。鼠标箭头指向图形后,应用转轮可以根据需要放大、缩小图形。     2、表面展开/复原,根据模型的设计,软件能够实现几何体的表面展开和复原;     3、截面,根据模型的设计,软件能够表现平面截取几何体的过程和截面形状;     4、对角线/高线,根据模型的设计,软件能够显示或者隐藏几何体的对角线/高线等常用辅助线;     5、容积和体积的测量与探索,根据模型的设计,软件能够测量和计算模型的体积,并进行相关实验;     6、根据模型的设计,软件能够体现几何体的相接、相切及组合关系;     7、旋转,根据模型的设计,软件能够实现旋转模型的模拟演示。
北京中教启星科技股份有限公司 2021-08-23
Mathematica 10数学软件
产品详细介绍请登录 中国科学软件网 了解更多Mathematica软件信息和报价。引入 Wolfram 预测界面通过预测您下一步的操作,优化工作流中浏览和探索各种功能。 下一步计算建议栏 某个计算一旦完成,您将得到关于下一步操作的最优化建议。按下按钮即可运行一个新函数,或者弹出互动向导。这是一个全新的界面模式,帮助您在 Mathematica 系统基于语境的输入助手 与 Mathematica 完美的文档系统集成,实现对 Mathematica 各种函数、选项和其他元素的智能化自动补全和突出显示。整个系统范围内支持各种单位 高度集成了超过 4,500 种单位—包括在图形和数值以及符号式计算上的自由格式语言输入、单位换算和量纲一致性检查。企业版 CDF 的部署 全新的 Mathematica 企业版 具备直接的 CDF 部署功能,以及运行时间的实时数据和其他增强功能。预览模式模拟 CDF Player 和 Wolfram Player Pro。 供对随机过程的全面支持 提供对随时间随机演变的系统进行建模的广义框架,并且支持仿真、估计、切片 分布和均值以及协方差函数。 
北京天演融智软件有限公司 2021-08-23
小学数学学具
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江苏省南通海易标牌有限公司 2021-08-23
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