掌握蛋白質(zhì)可以提高學(xué)習(xí)和記憶
就像有些人天生就會(huì)跑馬拉松,跑幾英里也不會(huì)累,其他人天生就有記憶的能力,從記時(shí)表到瑣碎的事實(shí)。事實(shí)證明,這兩種技能——跑步和記憶——并沒有那么大的不同。
索爾克的科學(xué)家和合作者發(fā)現(xiàn),身體和精神活動(dòng)依賴于一種單一的代謝蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)控制著血液和營養(yǎng)物質(zhì)在全身的流動(dòng)。這項(xiàng)新研究可能會(huì)指出再生和發(fā)育醫(yī)學(xué)的潛在療法,以及解決學(xué)習(xí)和記憶缺陷的方法。
索爾克基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)室主任、2015年4月7日發(fā)表的這篇新論文的資深作者羅納德•埃文斯(Ronald Evans)表示:“這一切都是為了在體內(nèi)‘發(fā)電站’所需的地方獲取能量。”“心臟和肌肉需要能量的激增來進(jìn)行鍛煉,神經(jīng)元需要能量的激增來形成新的記憶。”
能量的肌肉和大腦,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),是由一個(gè)叫做estrogen-related的蛋白質(zhì)受體γ(ERRγ)。埃文斯的研究小組曾研究了ERRγ在心臟和骨骼肌的作用。2011年,他們發(fā)現(xiàn),促進(jìn)ERRγ久坐不動(dòng)的老鼠的肌肉活動(dòng)增加血液供應(yīng)他們的肌肉和運(yùn)行能力翻了一番。ERRγ,他們繼續(xù)顯示,取決于一系列肌肉的基因,將脂肪轉(zhuǎn)化為能量。
因此,ERRγ被稱為大師代謝開關(guān)激勵(lì)肌肉來提高性能。雖然研究還表明ERRγ活躍在大腦中,研究人員不明白為什么大腦燒傷糖和ERRγ以前只有燃燒脂肪。因此,研究小組決定更仔細(xì)地研究這種蛋白質(zhì)在腦細(xì)胞中的作用。
首先看孤立的神經(jīng)元,李明裴,鉛和共同通訊作者的論文,發(fā)現(xiàn),在肌肉,ERRγ激活腦細(xì)胞代謝基因。出乎意料的是,這種激活與糖而不是脂肪有關(guān)。神經(jīng)元缺乏ERRγ不能增加能源生產(chǎn),從而損害性能。
“我們認(rèn)為ERRγ整個(gè)身體也做了同樣的事情,”埃文斯說。“但我們發(fā)現(xiàn)大腦的情況有所不同?,F(xiàn)在“ERRγ,他們得出結(jié)論,在肌肉和燃燒脂肪的途徑把大腦的途徑。
埃文斯和他的同事注意到,ERRγ活老鼠是最活躍的大腦海馬區(qū)——一個(gè)活躍在產(chǎn)生新的腦細(xì)胞,參與學(xué)習(xí)和記憶,需要消耗大量能源。他們想知道ERRγ直接參與學(xué)習(xí)和記憶。通過研究老鼠大腦中缺乏ERRγ,他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)鏈接。
雖然沒有蛋白質(zhì)視力正常的小鼠,運(yùn)動(dòng)和平衡,他們?cè)趯W(xué)習(xí)如何游泳慢通過水迷宮,貧困在后續(xù)試驗(yàn)比較記憶迷宮ERRγ小鼠與正常水平。
“我們發(fā)現(xiàn)老鼠失蹤ERRγ基本上是非常緩慢的學(xué)習(xí)者,”裴說。不同程度的ERRγ也可能是個(gè)體人類如何學(xué)習(xí)之間的差異的根源,他推測(cè)。“每個(gè)人都可以學(xué)習(xí),但有些人學(xué)習(xí)和記憶的效率比其他人高,我們現(xiàn)在認(rèn)為這可能與大腦新陳代謝的變化有關(guān)。”
更好地理解神經(jīng)元的新陳代謝可以為改善學(xué)習(xí)和注意力障礙的治療指明方向。可能,加速ERRγ甚至可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的水平,就像提高肌肉功能。
埃文斯說:“我們已經(jīng)證明,記憶實(shí)際上是建立在代謝支架上的。”“我們認(rèn)為,如果你想了解學(xué)習(xí)和記憶,你就需要了解構(gòu)成這一過程基礎(chǔ)并為其提供動(dòng)力的電路。”
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