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Nat Neurosci:北京大学甘文标课题组发表睡眠领域突破性进展论文

摘要 : 2017年1月16日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Neuroscience》杂志在线发表了北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院甘文标课题组题为“REM sleep selectively prunes and maintains new synapses in development and learning”的研究论文

2017年1月16日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Neuroscience》杂志在线发表了北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院甘文标课题组题为“REM sleep selectively prunes and maintains new synapses in development and learning”的研究论文,论文在睡眠做梦研究领域取得新研究进展。课题组李威和马磊为该文章的共同第一作者,甘文标研究员为论文通讯作者。

一直以来人们都很困惑:我们为什么会做梦呢?做梦到底有什么重要的作用?这个问题也被科学杂志评为未来一个世纪人类将要致力于解决的150个问题之一。甘文标课题组利用最近建立起来的一系列活体成像手段成功地揭示了做梦睡眠的奥秘所在。他们通过检测小鼠做梦期间(睡眠的一个特殊阶段)神经元和其树突的活动发现,在该阶段有大量的电活动,而且该研究团队也通过各种巧妙的实验设计揭示了做梦期间这些树突电活动的重要性。他们发现这些树突电活动对于学习之后新形成的突触(记忆的物质储存结构基础)的消失和保存都具有极其重要的作用。这个看似矛盾的发现极其精准地阐述了做梦对于学习的重要性。在学习过程中会产生很多新的突触,但并不是所有的这些新形成的突触都可以保存下来,太多的突触会占用大量大脑的内存,而我们的大脑也像电脑一样是有一定内存的,并不能无限地往里面塞东西。而做梦恰到好处地处理了这个问题,它会快速地处理掉一部分并不重要的新突触让大脑腾出空间来学习其他的东西,但是与此同时它还会巧妙地加强和保存一小部分比较重要的突触。如此一来,大脑便通过睡眠期间做梦的这一小段特殊的窗口时期非常有效率地解决了学习过程中要选择性地消除并保存一部分突触这个比较复杂的问题。总之,做梦是学习记忆的一个非常好的帮手。

快速动眼睡眠通过电活动加强一部分保存下来的新树突棘

原文链接:

REM sleep selectively prunes and maintains new synapses in development and learning

原文摘要:

The functions and underlying mechanisms of rapid eye movement (REM) sleep remain unclear. Here we show that REM sleep prunes newly formed postsynaptic dendritic spines of layer 5 pyramidal neurons in the mouse motor cortex during development and motor learning. This REM sleep-dependent elimination of new spines facilitates subsequent spine formation during development and when a new motor task is learned, indicating a role for REM sleep in pruning to balance the number of new spines formed over time. Moreover, REM sleep also strengthens and maintains newly formed spines, which are critical for neuronal circuit development and behavioral improvement after learning. We further show that dendritic calcium spikes arising during REM sleep are important for pruning and strengthening new spines. Together, these findings indicate that REM sleep has multifaceted functions in brain development, learning and memory consolidation by selectively eliminating and maintaining newly formed synapses via dendritic calcium spike-dependent mechanisms.

来源: Nature Neuroscience 浏览次数:0

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