能(neng)量平(ping)衡(heng)的有(you)效(xiao)管理是(shi)生(sheng)存(cun)所(suo)必(bi)需(xu)的。雖然已知(zhi)在(zai)糧(liang)食(shi)短(duan)缺(que)的(de)情(qing)況(kuang)下,大(da)腦(nao)會(hui)優先(xian)考(kao)慮能量分配,但(dan)科(ke)學家(jia)並(bing)不(bu)知道(dao)大(da)腦(nao)本(ben)身是(shi)否也會采(cai)取節(jie)能(neng)措施。某(mou)些類(lei)型的(de)記憶(yi)(LTM)的形(xing)成(cheng)需要能(neng)量密集型蛋(dan)白質合(he)成(cheng),同時兩項(xiang)新(xin)的(de)研究顯示了在(zai)食(shi)物(wu)短(duan)缺(que)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),LTM在(zai)黑腹果蠅的(de)大(da)腦(nao)中是(shi)如何(he)形(xing)成(cheng)的。
這兩項(xiang)研究都(dou)使用(yong)了壹種(zhong)在(zai)嗅(xiu)覺記憶(yi)形(xing)成(cheng)中關聯(lian)的(de)調節範(fan)式(shi),即(ji)果蠅被(bei)訓練(lian)將壹種(zhong)氣(qi)味(wei)與(yu)壹種(zhong)刺(ci)激起來。“反感(gan)”LTM(即壹種(zhong)氣(qi)味(wei)與(yu)反感(gan)刺(ci)激之間(jian)的(de)的(de)形(xing)成(cheng))的形(xing)成(cheng)需要多(duo)重的(de)間隔(ge)訓練(lian)(spLTM),而“食(shi)欲”LTM(即(ji)壹種(zhong)氣(qi)味(wei)與(yu)糖(tang)之間(jian)的(de)的(de)形(xing)成(cheng))的形(xing)成(cheng)能夠被建立在(zai)饑餓的(de)果蠅的(de)單壹訓練(lian)的基(ji)礎(chu)上。反感(gan)鞏固的記憶(yi)能夠被分為兩種(zhong)不(bu)同的(de)類型:麻(ma)醉(zui)抵抗(kang)記憶(yi)(ARM)是(shi)由(you)連(lian)續進行的訓練(lian)形(xing)成(cheng)的(也就是(shi)說,沒(mei)有(you)休(xiu)息時間),而(er)它是(shi)不(bu)依賴(lai)於蛋(dan)白質合(he)成(cheng)的,反之spLTM則是(shi)依賴(lai)於蛋(dan)白質合(he)成(cheng)的。
crammer(cer)和(he)tequila(Teq)突(tu)變破(po)壞(huai)了spLTM,但(dan)不(bu)影響(xiang)ARM。Placais和Preat發現,cer和Teq突(tu)變果蠅在(zai)能夠形(xing)成(cheng)鞏固記憶(yi)的間(jian)隔(ge)訓練(lian)之前(qian)和之後(hou)會(hui)饑餓。然(ran)而(er),盡(jin)管蛋(dan)白質合(he)成(cheng)抑(yi)制(zhi)劑(ji)環(huan)己(ji)酰(xian)亞(ya)胺(an)的預(yu)處(chu)理減(jian)少了暴(bao)露在(zai)間隔(ge)訓練(lian)之下(xia)ELISA試(shi)劑(ji)盒的餵(wei)養(yang)的野(ye)生(sheng)型(xing)果蠅的(de)記憶(yi)形(xing)成(cheng),但對於饑餓的(de)果蠅卻(que)沒有(you)影(ying)響(xiang)。總(zong)體(ti)來看,這些發現表明(ming),在(zai)減(jian)少食(shi)物(wu)供應的情(qing)況(kuang)下,通(tong)過將(jiang)記憶(yi)鞏固機制(zhi)指向(xiang)較(jiao)少能(neng)量消(xiao)耗的ARM能(neng)夠使果蠅提(ti)高(gao)它們(men)的(de)生(sheng)存(cun)幾(ji)率。
隨後(hou)刺(ci)激了特(te)定的(de)多(duo)巴(ba)胺(an)神(shen)經(jing)元(yuan),它們的同步(bu)振蕩活(huo)動(dong)已知(zhi)能(neng)夠驅(qu)動(dong)spLTM鞏固。迫使挨(ai)餓果蠅形(xing)成(cheng)LTM而非ARM,縮短(duan)了存(cun)活(huo)周期大(da)約達(da)/3,進壹步(bu)支持(chi)了當(dang)食(shi)物(wu)可利(li)用性(xing)受到(dao)嚴格(ge)限制(zhi)時,壹種(zhong)LTM到(dao)ARM開關(guan)的(de)促(cu)生(sheng)存(cun)作(zuo)用(yong)。
對食(shi)欲與(yu)反感(gan)LTM背後(hou)的分子(zi)機制(zhi)的(de)洞(dong)察(cha)則是(shi)Hirano等(deng)人(ren)的(de)研(yan)究成(cheng)果。在(zai)他(ta)們(men)的(de)試(shi)驗(yan)中,果蠅在(zai)訓練(lian)之前(qian)被進行了適(shi)度(du)的禁(jin)食(shi),並(bing)在(zai)訓練(lian)結(jie)束(shu)後(hou)進行了餵(wei)食(shi)。他(ta)們(men)發現,盡(jin)管多重間(jian)隔(ge)訓練(lian)之前(qian)的禁(jin)食(shi)對於反感(gan)spLTM的形(xing)成(cheng)並(bing)沒有(you)什(shen)麽影(ying)響(xiang),但在(zai)壹個(ge)反感(gan)單壹訓練(lian)之前(qian)的輕度(du)禁(jin)食(shi)卻(que)提(ti)高(gao)了LTM的(de)形(xing)成(cheng)(fLTM)。重要的(de)是(shi),在(zai)訓練(lian)之後(hou)的(de)食(shi)物(wu)供給(gei)是(shi)形(xing)成(cheng)這兩種(zhong)類型(xing)LTM所(suo)必(bi)須的(de)。
環(huan)腺苷(gan)酸(suan)AMP(cAMP)激活(huo)響(xiang)應要素結(jie)合(he)蛋(dan)白質(CREB)與(yu)反感(gan)LTM有(you)關(guan),並(bing)且作(zuo)者(zhe)發現,禁(jin)食(shi)在(zai)蕈狀(zhuang)體(ti)神(shen) 經(jing)元(yuan)中激活(huo)了CREB共(gong)活(huo)化(hua)劑(ji)CREB調(tiao)節轉(zhuan)錄(lu)共(gong)活(huo)化(hua)劑(ji)(CRTC)。相反地,幹(gan)擾(rao)另(ling)壹種(zhong)CREB聯(lian)合(he)共(gong)活(huo)化(hua)劑(ji)——CREB結(jie)合(he)蛋(dan)白質——的(de)活(huo)性(xing),減(jian)少了spLTM而(er)非fLTM。
阻礙(ai)CRTC的(de)活(huo)性(xing)抑(yi)制(zhi)了反感(gan)fLTM,但對於spLTM並(bing)沒有(you)影(ying)響(xiang)。此外(wai),活(huo)性(xing)CRTC在(zai)暴露(lu)於壹種(zhong)單壹訓練(lian)的果蠅中的表(biao)達(da)導(dao)致了反感(gan)fLTM(而非spLTM)的(de)形(xing)成(cheng),這意(yi)味(wei)著(zhe)CRTC足以產(chan)生(sheng)fLTM,即(ji)便在(zai)不(bu)存(cun)在(zai)禁(jin)食(shi)的情況(kuang)下也是(shi)如此(ci)。
CRTC磷(lin)酸(suan)化作(zuo)用(yong)被(bei)胰(yi)島素信號所(suo)調節。在(zai)單壹訓練(lian)後,缺(que)乏(fa)胰(yi)島素信號的果蠅表(biao)現出(chu)了增高(gao)的依(yi)賴(lai)於CRTC的LTM,這意(yi)味(wei)著(zhe)壹種(zhong)fLTM形(xing)成(cheng)的可(ke)能(neng)機(ji)制(zhi),即(ji)禁(jin)食(shi)減(jian)少了胰(yi)島素信號,進而導(dao)致了CRTC和(he)CREB的活(huo)化(hua),以及(ji)蛋(dan)白質合(he)成(cheng)調節(jie)LTM的(de)活(huo)化(hua)。
總(zong)而(er)言(yan)之,這兩項(xiang)研究表明(ming),在(zai)減(jian)少食(shi)物(wu)可利(li)用性(xing)的不(bu)同條(tiao)件(jian)下(xia),果蠅的(de)大(da)腦(nao)通(tong)過改(gai)變(bian)形(xing)成(cheng)LTM的機(ji)制(zhi)加(jia)以響(xiang)應;只(zhi)有(you)在(zai)訓練(lian)前(qian)適(shi)度(du)的饑餓能(neng)夠使CRTC促(cu)進LTM的形(xing)成(cheng),並(bing)且在(zai)訓練(lian)前(qian)後嚴重的(de)饑餓將(jiang)LTM變(bian)成(cheng)了ARM。
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