色人间 兔子记着了电击, 科学家发现了LTP: 解开大脑记挂的密钥
色人间
图源：KNOWABLE 杂志
1973 年蒂姆•布利斯 (Tim Bliss) 和特耶•洛莫 (Terje Lømo) 合并撰写过一篇辩论论文，被以为是对于“学习和记挂”辩论的一个轰动点。这篇论文发表在《生理学杂志》上。他们用一只兔子初度评释当一个神经元向另一个神经元发出满盈频繁的信号时，第二个神经元随后会对新信号作念出更浓烈的反馈，这种反馈不仅仅捏续几秒或几分钟，而是捏续数小时。
这一表象在好多年后被辩论东谈主员称为“长久增强”（a phenomenon called long-term potentiation,LTP）表象。这项超前的辩论在其时的学界并莫得激起什么水花。在好多年后，东谈主们才发现了这一表象的勤劳性——它是大脑学习和记挂智力的基础。
如今，科学家们一致以为“长久增强”表象在加强神经元结合或突触方面发扬着勤劳顿用，这使得大脑简略根据训诫作念出纯真鼎新。越来越多的笔据标明 LTP 还可能与多样问题密切关联，包括记挂症结和难堪抵制。
50多年前，年青的洛莫正在挪威奥斯陆辩论大脑中的海马体。这一区域是哺乳动物储存记挂的关键。他想知谈，使用叠加的电脉冲效法神经信号是否能让神经元对后续刺激愈加明锐。为了找到谜底，他向一只兔子的神经元发送定时电流脉冲。令他骇怪的是，细胞的反馈加多了，只怕以致捏续了几分钟。这一特异表象天然引起了洛莫的温雅，但缺憾的是，他并莫得坚捏辩论下去。
所幸，不久之后他遭受了一个好搭档援助了这一发现。英国神经学家蒂姆•布利斯来到奥斯陆。他在加拿大读博时期，也曾试图在猫的大脑中发现近似的表象，但莫得顺利。当他得知洛莫的真剃头当前，他劝服洛莫每周抽出一天时候与他一齐辩论。
他们用示波器来闪现神经元的电反馈，并拍摄每个反馈来比拟未受刺激的神经元和频繁受到刺激的神经元的波形的不同。长长胶片冲洗出来后，从责任室的顶层一直垂到地下，两东谈主就坐在奥斯陆中心神经生理学辩论所里的灯箱前，用印有毫米大小的方格的纸来测量和比拟所拍摄的反馈大小。
效果发现，几次骤然的高频刺激后，波形回荡会变得愈加彰着，最长可达10 小时，这标明兔子海马体中的神经元反馈更浓烈——这种捏久的变化等于 LTP 。
这一发现令两东谈主惊喜万分。然则不知谈为什么，在那之后他们又尝试了好屡次，齐没能顺利重现率先的效果。
多年后，他们复盘当初的执行，发现其时的问题可能是因为兔子受到了压力。“当今，咱们知谈压力可能会增强海马体某些部分的反馈，同期扼制其他部位的反馈，包括两东谈主其时测量神经元行动波动的区域。”洛莫说。
色人间
Tim Bliss（左）和 Terje Lømo（右）正在不雅看早期执行顶用来纪录神经元行动的旧胶片。
图源：TIM VERNIMMEN
布利斯和洛莫的论文在拖延好多年后终于照旧发表了。天然其时莫得引起学界的心疼。但跟着越来越多新技能的“解锁”，这一发现令越来越多的辩论东谈主员产生了兴致。通过使用海马切片等新技能，辩论东谈主员简略深远探索LTP的机制，揭示了神经细胞外部两种受体AMPA和NMDA在这一历程中演出的关键脚色，并发现谷氨酸算作信号分子的勤劳性。
科研东谈主员的约束探索进一步阐明了LTP与学习记挂之间的紧密联系。神经科学家理查德•莫里斯 (Richard Morris)发现，给大鼠打针一种阻断 NMDA 受体的药物会减轻它们的学习智力。
已故神经科学家伊娃•菲夫科娃 (Eva Fifková) 运用电子显微镜技能不雅察到LTP导致树突棘增大的表象，为集合LTP奈何促进神经元之间结合强度的变化提供了物理笔据。
此外，克里斯汀•哈里斯 (Kristen Harris)偏激共事的责任不仅考证了LTP引起的树突棘孕育，还商量了这种孕育对于保管LTP所需的复杂生化历程的空间条目。他们的辩论强调了为何反复战争信息有助于强化学习——因为这需要时候来生成和拼装必要的卵白质和其他分子，以加强神经元间的结合。
这些发现共同刻画了一幅复杂的图景，展示了LTP算作一种基础生物学机制在学习和记挂中发扬着中枢作用。尽管针对东谈主类大脑的辩论更具挑战性，但布利斯和洛莫1973年的创举性责任无疑激勉了一个全新的辩论边界，促进了咱们对大脑奈那儿理、存储信息的集合。
穿过一个神经元(发送神经元)的电信号会导致在与第二个神经元(接管神经元)的结合处或突触处开释化学物资谷氨酸。
谷氨酸分子粘附在接管神经元名义的 AMPA 受体卵白质上。这会大开 AMPA 受体内的通谈，让带正电的钠离子流入细胞。钠离子的流入镌汰了膜两侧的电荷差（即，使膜去极化）。
跟着接管神经元带正电，第二种卵白质——NMDA 受体——会大开，让正钙离子流入。去极化作用增强。在某个阈值，接管神经元会发出我方的电信号。
如若这些事件频繁发生，接管细胞就会加多其名义的 AMPA 受体，使其对谷氨酸愈加明锐。发送细胞也会加多其开释的谷氨酸量。这些变化共同增强了接管神经元对发送神经元的反馈——这种表象称为长久增强 (LTP)。
图源:KNOWABLE 杂志
如今，布利斯和洛莫齐还是是鹤发婆娑的老东谈主。50多年前的发现从一只兔子启动，让其后东谈主找到了一把大开诊治记挂抵制等疾病的大门。
了解LTP奈何影响大脑中处理懦弱和秘密记挂的区域，对于叙述错愕症和慢性难堪的原因至关勤劳，并可能为建设更灵验的诊治依次提供陈迹。多伦多儿童病院的神经科学家迈克尔•索尔特（Michael Salter）示意，难堪算作一种信号机制，在动物生涯中演出着至关勤劳的脚色，它教学咱们幸免伤害。然则，当这种学习历程出现问题，可能会导致慢性难堪或毋庸要的懦弱反馈。
往时的辩论标明，LTP不仅在海马体，还在大脑的其他部分如杏仁核（庄重处理懦弱）和大脑皮层（触及感知和念念考）中被发现。此外，LTP可能也存在于脊髓等神经系统其他部位，尽管其机制与经典教科书上的LTP有所不同。在这些区域中，NMDA受体相通参与了增强效应，畸形是在慢性难堪的发展历程中。因此，寻找一种简略选拔性地摒除慢性难堪而不影响保护性痛觉的依次成为了辩论的要点。
鉴于NMDA受体在所有这个词神经系统中的平方作用，径直打扰存在较大风险。举例氯胺酮虽能阻断NMDA受体但可能导致严重反作用。辩论东谈主员正在探索针对NMDA受体不同亚单元的新计策，旨在达成愈加精确的诊治决议。
除了诊治难堪和错愕，对LTP的集合还可能应用于改善古板症患者的记挂功能、减少错愕症状以致提升普通东谈主群的学习智力。不外，由于LTP在多种生理历程中发扬中枢作用，任何潜在疗法齐需要经过细巧的测试和考证。布利斯强调，天然有多数笔据赞助LTP在记挂存储生理学中的中枢肠位，但是严谨的辩论依次仍然是当前责任的关键。
最终，处罚像古板症中记挂丧失这么的复杂问题，需要深远集合哪些特定突触中的LTP参与了勤劳记挂的编码。科研东谈主员当今濒临的挑战是识别出那些具体庄重存储勤劳记挂的突触，并探索LTP如安在这些突触上发扬作用。
这不仅是科学界追求的野心，亦然畴昔辩论的勤劳倡导。
色人间