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神奇小分子提高学习能力

2019-03-09 22:40:50

脑电图无创观察脑部活动 来源:Burger/Phanie/ScienceSource

我们从经验中学习:这或许像朋友圈疯转的无聊论调,但神经科学家却很赞同。我们与周遭环境发生的种种联系,塑造着大脑中的神经元连接,这一过程在神经科学家眼中就是学习的细胞机理。

近有研究者报道了一种小分子,能够激发大脑中某个受体的信号,促进上述神经元变化,提高学习能力。这一发现可能诞生针对学习障碍人群的全新治疗方案,如阿尔茨海默症患者和精神分裂症患者。

神经科学家把经验对神经回路的影响称为“经验相关的神经可塑性”。这是神经系统的基本特征,不论是蠕虫还是人类。UCLA的Robert F. Asarnow教授领导了这项研究,他认为经验塑造了神经突触。

经过数十年的研究,科学家发现N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)在学习过程中增强神经突触起到了关键作用。提高NMDAR信号的化合物能够加强这一变化,进而帮助动物学习新技能。

Asrnow和同事想要测试D-环丝氨酸是否有此功效。一般来说神经科学家会用粘在脑组织切片上的电极记录突触的变化。但这显然不能用在人身上。于是他们用脑电图无创观察大脑的活动:他们首先要求被试连续观看屏幕上的图案数分钟,此后,如果屏幕上再出现他们看见过的图案,他们的视觉皮层活动,反映在脑电图上是一个峰。这意味着神经元之间通过增加突触建立起了联系。

实验组服用D-环丝氨酸药物而对照组不服用该药物,实验组脑电活动更多,说明D-环丝氨酸确实能够增强神经元活性,另外两项经验相关学习测试中,该化合物同样有很好的表现。

波士顿大学的StefanG. Hofmann认为这是一项惊人的发现。

神奇小分子提高学习能力

这是首次证明D-环丝氨酸可以改善人的认知能力。Asarnow打算继续测试该化合物对精神分裂症患者的效果(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, DOI: 10.1073/pnas.)。

D-环丝氨酸原本是用来治疗肺结核的抗生素,但D-环丝氨酸作为靶向NMDAR的药物有一个明显的缺陷:有效剂量范围太窄。Asarnow希望这项研究能够帮助人们发现作用于这一受体的新药,造福精神障碍人群。

翻译:颜磊

审稿:冯薇

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