果蝇GABA能系统介导记忆形成的可塑性及其神经环路基础

记忆的可塑性是认知科学的核心内容之一，是否所有的记忆都能被修饰，在何阶段发生，以及不同类型的修饰在神经环路和分子调节机制上有何异同，这些都还是未解之谜。我们的初步结果显示，记忆在形成的阶段即具有可塑性，抑制性神经递质GABA能系统在其中发挥了重要的神经调节功能。本项目将以果蝇惩罚性学习记忆为模型进行深入探索，包括不同的记忆成分形成所依赖的神经环路和分子基础，及其在记忆稳固和修饰中的表征意义；刺激强度和刺激呈现模式的修饰作用所针对的记忆类型及其行为特性；在对新信息整合和对强刺激屏蔽的过程中，不同GABA能神经元参与的不同神经环路，及其在记忆修饰中的功能。衰老、自闭和创伤后应激障碍等神经障碍都表现出不同类型的学习记忆缺陷，我们将探索这些神经认知障碍发生、发展过程中，记忆结构和递质调节的改变，理解不同记忆类型受影响的差异和规律，寻求有针对性的解决方案，为临床的预防、诊断和治疗提供有价值的线索。

GABA能系统是动物神经系统中最重要的抑制性系统，在多种高级脑功能中发挥重要作用。记忆的可塑性是认知科学的核心内容之一，是否所有的记忆都能被修饰，在何阶段发生，以及不同类型的修饰在神经环路和分子调节机制上有何异同，仍有待发现和研究。本课题以果蝇为模型研究嗅觉学习记忆中的可塑性，发现两类GABA能神经元分别参与两种记忆成分——活跃型记忆和稳固型记忆的调控。我们进而对相应的神经环路进行剖析，发现：1、果蝇中央脑中嗅觉和视觉学习中枢通过椭球体中的GABA能神经元进行连接，是跨模态学习的重要基础（Journal of Neuroscience, 2013）；2、一对GABA能神经元APL与蘑菇体和多巴胺能神经元共同组成了一个去抑制神经环路，在惩罚性嗅觉学习记忆中发挥了双向调控的作用（Under review in Nature Communication）；3、老年果蝇的学习记忆在干扰存在时受损严重，这与GABA能APL神经元介导的记忆擦除修饰机制相关（Paper in preparation）；4、尼古丁长期处理后Dcp2表达下调，而这种分子层面的抑制介导了活动性的改变（PLoS One, 2012）；短期尼古丁处理引起活动性升高，主要由多巴胺系统介导（Paper in preparation）；5、两群相邻却具有相反睡眠调控功能的神经元通过Go信号通路相互拮抗，从而控制睡眠和觉醒的交替和维持（Sleep, 2013）。