由于学习和建立新记忆的能力对人类生存及认知至关重要，近日，来自加拿大麦克吉尔大学蒙特利尔神经学研究所和美国加州大学洛杉矶分校的研究人员共同进行了一项研究，首次对作为长期记忆形成基础的蛋白质转译机理图像进行了成功捕获。相关研究发表在近期出版的《科学》杂志上。
这一图像也为新记忆形成中新蛋白在突触内的形成提供了视觉依据，对理解记忆痕迹的产生和了解实时监控能力十分重要，可为人们了解记忆形成的始末提供详细依据。
当从分子水平对大脑活动进行考量时，长期信息存储的稳定性以及高度的灵活、适应性这两个记忆的本质属性就必须被纳入其中。因此，此项研究的重点就放在了突触上。突触是大脑内部信息交换和储存的重要场所，它们构成了大量经常变化的神经连接网络。这一网络的可变和顺应能力被称为“突触可塑性”，是学习和记忆的基点。
神经学家韦恩·索辛博士认为，如果这一网络不断改变，记忆的形成和储存就成了问题。一段时间以来，人们所知的长期记忆形成中重要的一步就是“转译”，或是在突触内产生新的蛋白，以在增强记忆的过程中加固突触的连接，但之前一直未有图像能揭示这一过程。他指出，使用易被探知和追踪的荧光蛋白作为转译的记录媒介，能使我们直接看到记忆形成中逐渐增加的局部转译或蛋白合成。更重要的是，这种转译是突触特有的，其对“突触后”细胞的活性有所要求。具体表现在这一步骤需要两个神经元在突触相交的部分，即“突触前”和“突触后”的合作，因此高度规范的局部转译就发生在突触长期的塑性之中。
长期记忆和突触可塑性要求基因表达有所改变，这种变化也会以突触特别的方式所呈现。研究表明，神经元在塑性过程中调和基因表达的机制，与在受激突触上规范的信使RNA转译有关。这些发现对在长期记忆形成过程中涉及的分子进程的建立有所帮助，并将给治疗与记忆障碍有关的疾病带来新的启示。（生物谷Bioon.com）
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Science 19 June 2009:DOI: 10.1126/science.1173205
Synapse- and Stimulus-Specific Local Translation During Long-Term Neuronal Plasticity
Dan Ohtan Wang,1 Sang Mok Kim,1,2 Yali Zhao,1 Hongik Hwang,1 Satoru K. Miura,3 Wayne S. Sossin,6 Kelsey C. Martin1,3,4,5,*
Long-term memory and synaptic plasticity require changes in gene expression and yet can occur in a synapse-specific manner. Messenger RNA localization and regulated translation at synapses are thus critical for establishing synapse specificity. Using live-cell microscopy of photoconvertible fluorescent protein translational reporters, we directly visualized local translation at synapses during long-term facilitation of Aplysia sensory-motor synapses. Translation of the reporter required multiple applications of serotonin, was spatially restricted to stimulated synapses, was transcript- and stimulus-specific, and occurred during long-term facilitation but not during long-term depression of sensory-motor synapses. Translational regulation only occurred in the presence of a chemical synapse and required calcium signaling in the postsynaptic motor neuron. Thus, highly regulated local translation occurs at synapses during long-term plasticity and requires trans-synaptic signals.
1 Department of Psychiatry and Biobehavioral Sciences, University of California–Los Angeles (UCLA), BSRB 390B, 615 Charles E. Young Drive South, Los Angeles, CA 90095–1737, USA.
2 Interdepartmental Program in Neurosciences, UCLA, BSRB 390B, 615 Charles E. Young Drive South, Los Angeles, CA 90095–1737, USA.
3 Department of Biological Chemistry, UCLA, BSRB 310, 615 Charles E. Young Drive South, Los Angeles, CA 90095–1737, USA.
4 Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior, UCLA, BSRB 390B, 615 Charles E. Young Drive South, Los Angeles, CA 90095–1737, USA.
5 Brain Research Institute, UCLA, BSRB 390B, 615 Charles E. Young Drive South, Los Angeles, CA 90095–1737, USA.
6 Montreal Neurological Institute, McGill University, 3801 University Street, Montreal, Quebec H3A-2B4, Canada.
