text: 《美国国家科学院院刊》神经元细胞膜：记忆的储存之地？
  人脑是一个复杂而神秘的器官，负责我们的许多日常功能。从控制我们的动作到处理感官信息，它在我们的生活中起着至关重要的作用。大脑最迷人的一个方面是它储存和检索记忆的能力。记忆让我们从经验中学习，形成自我意识，但是大脑到底是如何创造和储存它们的呢？科学家们长期以来一直试图解开记忆的奥秘，近年来取得了很大进展。神经科学家已经确定了大脑中参与记忆形成的各个区域。然而，他们尚未确定这些区域内负责记忆和学习的具体分子结构。一个由生物物理学家、物理化学家和材料科学家组成的团队最近的研究表明，记忆可能位于神经元的细胞膜中。该小组的研究表明，通过操纵这些膜的组成，他们能够改变突触连接的强度，这对学习和记忆至关重要。该研究发表于PNAS（美国国家科学院院刊）上。pixabay神经元是大脑的基本组成部分，负责将信息传递给其他细胞，使身体能够正常工作。两个神经元之间的连接，称为突触，是负责学习和记忆的化学发生的地方。在更基本的层面上，突触由两层膜组成：一层与传递信息的突触前神经元相关，另一层与接收信息的突触后神经元相关。每个膜都由含有蛋白质和其他生物分子的脂质双层组成。这两种膜之间发生的变化，通常称为突触可塑性，是学习和记忆的主要机制。这些包括改变膜中不同蛋白质的数量，以及膜本身的结构。学习和记忆形成的错综复杂的过程涉及神经元及其突触结构和功能的动态变化。突触可塑性是大脑学习和记忆的关键机制。这种机制涉及神经元之间连接强度和数量的变化，而这种变化是通过突触膜的结构、分子和生化变化的组合发生的。突触可塑性可以分为短期，持续几毫秒到几分钟，或长期，持续几分钟到几小时或更长时间。短期可塑性突触前膜和突触后膜之间发生的化学过程最终导致长期突触可塑性。短期可塑性是突触传递的快速、短暂的改变，可以在响应单个动作电位时观察到。短期可塑性最常见的形式包括突触抑制，它降低了突触连接的强度，以及突触促进，它增加了突触连接的强度。短期可塑性被认为参与感觉信息的处理和运动输出的控制。pixabay长期可塑性是与新记忆形成相关的突触传递中更持久、更持久的变化。长期增强（LTP）和长期抑制（LTD）是已经被广泛研究的两种长期可塑性形式。LTP是突触强度的持久增强，是突触前神经元高频刺激的结果。另一方面，LTD是突触强度的持久降低，发生在对低频刺激的反应中。突触可塑性的精确分子机制及其在学习和记忆中的作用仍然是密集研究的主题。由于先前研究认为大脑处理和存储信息的主要方式是通过突触的这些长期变化，因此该研究的研究人员想知道记忆是否可能存储在细胞膜的脂质双分子层中。研究发现，将一个简单的脂质双分子层模型暴露在电刺激下——与大脑研究中使用的刺激没有什么不同——可以触发长期变化。这一结果的独特之处在于，即使在不存在肽或蛋白质的情况下，脂质双层也能够模拟在哺乳动物和鸟类中观察到的海马 LTP 形成。因此，这些数据支持这样一种解释，即脂质双层为理解生物记忆的分子基础提供了一个模型，作为对靶向蛋白质的药物没有反应的脑部疾病的治疗靶点，以及作为人工神经网络开发和使用记忆计算的平台两端无源电路元件的交叉结构。此外，在没有任何进一步电刺激的情况下，长期可塑性在研究模型中持续了近24小时。这表明神经元膜可能负责记忆存储。这项发现发现支持使用脂质双分子层作为理解生物记忆分子基础的模型。它也可以作为神经形态计算的平台，其中计算机的记忆组件模仿人脑的结构和功能。此外，脂质双分子层也可能是治疗不同神经疾病的潜在治疗目标。确定记忆在大脑中的存储位置和方式不仅会彻底改变我们对学习和记忆的理解，还可以指导阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病新疗法的开发。   校对：蔡瑞