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賀 本所吳嘉霖副教授指導博士生徐緯寰發表論文於Nature Communications

大腦短期記憶與長期記憶是獨立形成的

本所吳嘉霖副教授所帶領的研究團隊,利用果蠅研究長期記憶形成的機制。 研究團隊利用口渴的果蠅積極尋找水源的生物本能,在牠們喝水的同時給予特定氣味,讓果蠅學習到水源與特定氣味會同時出現的關連性,在下次特定氣味出現時,選擇走向該特定氣味的區域,由此可以分析出果蠅的記憶能力,並且偵測這種獎勵型記憶形成與消退的時間曲線。 研究結果顯示,此類記憶可以維持超過一天以上且不易消退,屬於一種長期記憶。 團隊更發現大腦內特定的多巴胺神經元(PAM-β'1)負責傳遞喝水的獎勵訊號到口渴果蠅腦中學習與記憶中樞蕈狀體(mushroom body),並轉為長期記憶儲存。 吳嘉霖副教授表示,過去的研究認為大腦學習新的經驗後,會先以短期記憶的形式存在於大腦內,隨著時間的推進,短期記憶會慢慢轉變為長期記憶並儲存。 然而,研究結果顯示,短期記憶與長期記憶的形成是由兩套截然不同的大腦神經迴路與分子機制所控制,也就是說,長期記憶並非由短期記憶轉化而來。 研究團隊發現抑制短期記憶的神經迴路會導致果蠅喪失短期記憶,但該果蠅卻擁有正常的長期記憶; 反之,抑制了長期記憶的神經迴路導致果蠅長期記憶無法形成,但果蠅卻擁有正常的短期記憶。 此外,分別活化調控短期或長期記憶形成的多巴胺神經迴路時,果蠅只能專一的產生短期記憶或長期記憶。 這些研究結果顛覆了以往科學界對於記憶形成的認知,卻也合理解釋目前老年失智的臨床病徵。 例如老年失智病患往往只有短期記憶喪失,但是長期記憶卻絲毫不受影響,這可能是大腦一開始在處理兩種記憶資訊時,就是兩套完全獨立且彼此互不影響的大腦迴路短期記憶迴路與長期記憶迴路。

這項重要的研究成果於2017515日發表於國際知名期刊自然通訊(Nature Communications。論文第一作者為本所博士生徐緯寰。緯寰在吳嘉霖副教授指導下,於本所碩士班就讀一年後便選擇直接攻讀博士班,目前為本所博士班三年級學生。 吳副教授團隊目前也持續致力於探索大腦內記憶形成的分子機制及神經迴路,期盼有朝一日能對失智症成因提出合理解釋。

論文連結:https://www.nature.com/articles/ncomms15230

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