學(xué)習(xí)記憶的分子藥理學(xué)課件

1、學(xué)習(xí)記憶分子藥理學(xué) 張 均 田中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所 科學(xué)家致力于發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)認(rèn)知功能改善藥已經(jīng)歷了漫長(zhǎng)歲月，至今熱情不減，原因有二： 其一，盡管人類(lèi)的智能已越來(lái)越成熟，人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界改造世界的本領(lǐng)已超過(guò)了他們得之自然的物質(zhì)實(shí)體，超出了生物所固有的限制，但就人類(lèi)的每一分子來(lái)說(shuō)，一般只能利用大腦潛力的十分之一； 就生理研究現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，人類(lèi)對(duì)自己智能的科學(xué)了解還很不夠，揭開(kāi)“記憶之謎”，充分發(fā)掘和利用大腦功能，找出增進(jìn)學(xué)習(xí)與記憶的方法和藥物，成為各國(guó)科學(xué)家孜孜以求的共同欲望。 其二，各類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)疾病無(wú)一例外地都出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，老年人都為記憶減退所苦。在我國(guó)60歲以上的老人已超過(guò)一億人，這是一個(gè)多么大

2、的數(shù)字？但目前臨床上治療認(rèn)知障礙的藥物為數(shù)極少，或效果不佳，或毒副作用較大。近年來(lái)科學(xué)家證明患有輕度認(rèn)知障礙（MCI）的病人比未出現(xiàn)MCI的病人死亡率高，發(fā)展為疾病的比例大；如能控制MCI，則發(fā)展為疾病的風(fēng)險(xiǎn)及死亡率大大降低。 以上情況證明研制出有效安全的認(rèn)知功能改善藥物至為必要和緊迫。 一、認(rèn)知功能的內(nèi)涵及其生物學(xué)意義 學(xué)習(xí)至少可以分為四種形式：知覺(jué)學(xué)習(xí)、刺激-反應(yīng)學(xué)習(xí)、運(yùn)動(dòng)性學(xué)習(xí)和關(guān)系性學(xué)習(xí)。 知覺(jué)學(xué)習(xí)是對(duì)世間萬(wàn)物以及千變?nèi)f化的客觀環(huán)境進(jìn)行鑒別和歸類(lèi)； 刺激-反應(yīng)學(xué)習(xí)是對(duì)特有的刺激進(jìn)行特定的反應(yīng)的能力，它既可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的自衛(wèi)反應(yīng)，也可以是我們習(xí)得的一連串復(fù)雜的活動(dòng)?？茖W(xué)家們對(duì)兩種主要的刺

3、激-反應(yīng)學(xué)習(xí)形式-經(jīng)典性條件反射和工具性條件反射進(jìn)行了深入地研究； 運(yùn)動(dòng)性學(xué)習(xí)是刺激-反應(yīng)學(xué)習(xí)的一個(gè)組成部分，是中樞的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生了改變； 關(guān)系性學(xué)習(xí)是習(xí)得不同刺激間關(guān)聯(lián)的過(guò)程，包括空間學(xué)習(xí)，情景學(xué)習(xí)，觀察學(xué)習(xí)。 記憶是學(xué)習(xí)訓(xùn)練的結(jié)果，通過(guò)學(xué)習(xí)而引起的行為變化被保留下來(lái)，并在需要時(shí)被提取出來(lái)，這就是記憶。 有些記憶僅保留幾秒鐘（稱(chēng)為感覺(jué)記憶）；有些記憶可保留幾分鐘，幾小時(shí)，幾天，幾月乃至終生不忘。這類(lèi)記憶又分為兩種，一種是比較不鞏固的，易忘的，不易回憶的，記憶的痕跡較弱，只能維持幾分種至幾小時(shí)，被稱(chēng)為近期記憶；另一種是比較鞏固的，甚至保留終生的，在腦內(nèi)有較強(qiáng)的記憶痕跡，使儲(chǔ)存的信息能隨時(shí)被提取

4、出來(lái)，如自己的姓名，日常用語(yǔ)等。 記憶有各種分類(lèi)方法，按記憶的對(duì)象和回憶的方式可分為陳述性記憶和非陳述性記憶。 陳述性記憶是使人們記住事實(shí)和事件的過(guò)程，例如記住某人地址，想起你遇到過(guò)的某人的姓名，回憶起今天上午在哪里停車(chē)等，這一類(lèi)型的學(xué)習(xí)也可稱(chēng)為有意識(shí)的記憶或能用語(yǔ)言表達(dá)的記憶，與之相反； 非陳述性記憶被廣泛應(yīng)用于各種學(xué)習(xí)過(guò)程，名括程序性技巧（打字、玩球等）條件反射（情緒反應(yīng)，運(yùn)動(dòng)反應(yīng)等）先導(dǎo)（潛意識(shí)記憶，能影響以后的行為）和習(xí)慣的形成（操作性條件反射-動(dòng)物為獲得獎(jiǎng)勵(lì)或?yàn)E用藥物而學(xué)會(huì)某一操作等），這類(lèi)學(xué)習(xí)具有自主或反射的性質(zhì)，不能用語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。 除學(xué)習(xí)記憶外，其它心理因素對(duì)認(rèn)知功能也十分重要

5、。例如覺(jué)醒和注意是學(xué)習(xí)記憶的前題條件，一個(gè)學(xué)生在課堂上昏昏欲睡，他能聽(tīng)到學(xué)到什么？注意力不集中，或注意力分散， 他的學(xué)習(xí)效率明顯低下。多動(dòng)癥兒童學(xué)習(xí)成績(jī)差， 蓋因他患有注意缺陷。 再如，一個(gè)信息到達(dá)大腦，在作出反應(yīng)前要對(duì)信息進(jìn)行加工，想象、判斷、期待、推理等心理過(guò)程在信息加工過(guò)程中起重要作用。大腦首先要對(duì)到來(lái)的信息進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)回憶類(lèi)似事件的早期經(jīng)驗(yàn)，從已經(jīng)貯存了有關(guān)這方面的知識(shí)，想象可能出現(xiàn)的后果，或沒(méi)有預(yù)先貯存，但可依據(jù)已有的其他知識(shí)，以某種方式進(jìn)行推想。這樣，便可對(duì)是否要作出反應(yīng)進(jìn)行重新評(píng)價(jià)，如果估計(jì)是好的，情緒變得活躍，歡樂(lè)，決定作出反應(yīng)，接近目標(biāo)，反之，情緒變得畏懼或表現(xiàn)出憤怒，決定

6、不予反應(yīng)或與之戰(zhàn)斗或逃走（詳見(jiàn)圖1）。 又如，語(yǔ)言、文字和符號(hào)是人類(lèi)所特有和最重要的學(xué)習(xí)和思維方式。語(yǔ)言能促使人們使用概念進(jìn)行思維，而不用具體的東西進(jìn)行思維，這就大大簡(jiǎn)化和促進(jìn)了認(rèn)知過(guò)程，人類(lèi)的語(yǔ)言也有助于建立新的暫時(shí)聯(lián)系，即使沒(méi)有物質(zhì)的刺激人們也能根據(jù)第二信號(hào)系統(tǒng)形成很多的暫時(shí)聯(lián)系。文字進(jìn)一步促進(jìn)了了解的過(guò)程，使面對(duì)面的接觸變得并非是不可少的，使人類(lèi)能把長(zhǎng)期積累起來(lái)的知識(shí)和精神財(cái)富貯存起來(lái)，從一個(gè)人傳給另一個(gè)人，從這一代傳給下一代。 二、認(rèn)知功能的評(píng)價(jià)系統(tǒng) 目前學(xué)者們主張采用行為學(xué)和電生理學(xué)方法來(lái)評(píng)價(jià)藥物對(duì)認(rèn)知功能的作用，這兩種方法結(jié)合起來(lái)使用比較合理、客觀和符合心理生理學(xué)原則，下面介紹采用

7、這兩種方法的根據(jù)、原理和優(yōu)缺點(diǎn)。 學(xué)習(xí)記憶是一種心理過(guò)程，不可能直接測(cè)量，只有根據(jù)觀察到的刺激反應(yīng)來(lái)推測(cè)腦內(nèi)發(fā)生的過(guò)程。對(duì)腦內(nèi)記憶過(guò)程的研究只能從人類(lèi)或動(dòng)物學(xué)習(xí)某項(xiàng)任務(wù)后間隔一定時(shí)間，測(cè)量他們的操作成績(jī)和反應(yīng)時(shí)間來(lái)衡量這些過(guò)程的編碼形式、貯存量和他們依賴(lài)的條件等等。 行為學(xué)方法： 研究學(xué)習(xí)記憶的行為學(xué)方法不下百余種，有懲罰性效應(yīng)，有獎(jiǎng)勵(lì)性效應(yīng)，不管是哪種類(lèi)型的學(xué)習(xí)記憶方法，其基礎(chǔ)都是條件反射，即內(nèi)在和外界刺激作用于感受器，轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動(dòng)，沿著傳入神經(jīng)到達(dá)中樞后，經(jīng)加工又沿著傳出神經(jīng)到達(dá)效應(yīng)器（肌肉和腺體等）引起反應(yīng)。 以回避性條件反射為例，小鼠從安全平臺(tái)跳下來(lái)會(huì)受到電刺激，電刺激引起的痛覺(jué)沿傳

8、入神經(jīng)到達(dá)中樞，經(jīng)中樞識(shí)別這是一種傷害性刺激，于是沿著傳出神經(jīng)下達(dá)回避反應(yīng)的指令，小鼠跳回安平臺(tái)，以逃避再次電刺激。聰明的小鼠能記住平臺(tái)下的銅柵有電，待在平臺(tái)上才安全。反復(fù)接受電刺激（稱(chēng)為錯(cuò)誤）說(shuō)明學(xué)習(xí)成績(jī)差，或?qū)以怆姄舳惶踊仄脚_(tái)進(jìn)行回避，說(shuō)明有記憶障礙。 腦神經(jīng)元猶如其他細(xì)胞一樣，具有生物電。雖然這些電信號(hào)非常微弱，但經(jīng)放大后，輸入陰極射線(xiàn)示波器，便可被觀察或記錄下來(lái)。本實(shí)驗(yàn)主要是利用電生理技術(shù)測(cè)定突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long term potentiation, LTP）。LTP是指在一定強(qiáng)度和頻率的刺激下，突觸傳遞會(huì)增強(qiáng)，并維持較長(zhǎng)的時(shí)間。LTP分為誘導(dǎo)，表達(dá)和維持三個(gè)時(shí)相。細(xì)胞外記錄LT

9、P表現(xiàn)為場(chǎng)電位增大，峰電位（PS）幅度增大，潛伏期縮短。 電生理實(shí)驗(yàn)： 越來(lái)越多的資料顯示，海馬結(jié)構(gòu)中的LTP現(xiàn)象與多種形式的學(xué)習(xí)記憶活動(dòng)密切相關(guān)?，F(xiàn)普遍認(rèn)為L(zhǎng)TP是在突觸和細(xì)胞水平上的一種學(xué)習(xí)形式，是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。因此，它用于認(rèn)知功能的評(píng)價(jià)是相當(dāng)合理的。這一技術(shù)所需設(shè)備不多，操作不復(fù)雜，更為重要的是結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性好，腦內(nèi)給藥只需很少量樣品。促智藥在臨床應(yīng)用多為時(shí)間長(zhǎng)和采用口服給藥，為符合臨床給藥情況，可采用清醒動(dòng)物或自由活動(dòng)大鼠進(jìn)行口服給藥和LTP測(cè)量，這樣，既符合臨床給藥情況又可排除麻醉藥（麻醉鼠實(shí)驗(yàn)）對(duì)LTP的影響。 例如老年癡呆，其主要臨床表現(xiàn)是進(jìn)行性記憶和其他認(rèn)知功能障

10、礙，除了中樞膽堿系統(tǒng)的功能，結(jié)構(gòu)的缺陷，還有A、早老素、載脂蛋白E4，神經(jīng)纖維纏結(jié)和細(xì)胞內(nèi)鈣超載，自由基生成增多，興奮性毒性參與記憶障礙的形成。無(wú)論是應(yīng)用東莨菪堿，缺血、缺氧、氧應(yīng)激或損毀中樞膽堿神經(jīng)的模型都不能反映老年癡呆認(rèn)知障礙的特點(diǎn)。 目前評(píng)價(jià)老年癡呆認(rèn)知改善藥，最好采用APP轉(zhuǎn)基因鼠或老年鼠。前者可觀察到A沉積，神經(jīng)元凋亡，腦內(nèi)乙酰膽堿及其受體密度下調(diào)和胞內(nèi)鈣超載、自由基、興奮性毒性等表現(xiàn)，這種鼠的記憶障礙隨年齡增長(zhǎng)而加重；后者在生物、形態(tài)等方面與老年癡呆近似，有時(shí)也有A沉積，其認(rèn)知障礙也隨年齡增大而加重。要觀察藥物對(duì)符合該病的病因其他疾病認(rèn)知障礙的影響，制做的模型也盡可能符合該疾病的

11、病因和發(fā)病機(jī)制，在此不贅。 2、全球科學(xué)家為發(fā)展認(rèn)知功能改善藥進(jìn)行了積極的探索和艱苦的努力，研究方向大致分為兩類(lèi)：一類(lèi)是研究開(kāi)發(fā)認(rèn)知障礙改善藥，用于疾病的治療，一類(lèi)是研究尋找認(rèn)知功能促進(jìn)藥，后一類(lèi)又稱(chēng)為促智藥（nootropics），這個(gè)詞是從希臘noos（腦）和tropein（指向）組合而成，可釋作促智藥或向智藥。 從事和器重這類(lèi)藥的科學(xué)家認(rèn)為，促智藥應(yīng)能促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶或?qū)p傷的學(xué)習(xí)或腦損傷起保護(hù)作用。可見(jiàn)，促智藥既能增進(jìn)正常人的智力，又能預(yù)防認(rèn)知障礙的光臨。 應(yīng)該指出的是，這類(lèi)藥的研究必須采用正常動(dòng)物包括成年鼠和幼年鼠，在觀察指標(biāo)上也有特殊要求：（1）是否促進(jìn)了神經(jīng)發(fā)育（2）是否提高了神經(jīng)可

12、塑性如突觸可塑性，海馬神經(jīng)發(fā)生（3）是否啟動(dòng)了神經(jīng)保護(hù)機(jī)制或神經(jīng)保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，前者如神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的生成和表達(dá)，后者如cAMP-PKA-CREB磷酸化一轉(zhuǎn)錄和表達(dá)有神經(jīng)保護(hù)作用的基因產(chǎn)物。 三、學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)生理生化和分子生物學(xué)機(jī)制3.1. 學(xué)習(xí)、記憶的基本概念及神經(jīng)生理生化機(jī)制（一）學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)是指新行為（經(jīng)驗(yàn)）的獲得和發(fā)展?？煞譃橐韵碌念?lèi)型：1 慣性（habituation） 2聯(lián)合學(xué)習(xí)（associative learning） （1）經(jīng)典性條件反射（classical conditioning） （2）操作性條件反射（operant conditioning） （3）碰試或嘗試錯(cuò)誤（

13、trial & error）3潛伏學(xué)習(xí)（latent learning）4頓悟?qū)W習(xí)（insight learning） （1）期待（expectency） （2）完性知覺(jué)（Gestalt perception） （3）學(xué)習(xí)系列（learning sets）5語(yǔ)言學(xué)習(xí)或第二信號(hào)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)6模仿（imitation）7玩耍（play）8銘記（imprinting） 在上述學(xué)習(xí)類(lèi)型中，“慣化”是普遍存在于動(dòng)物和人類(lèi)的一種學(xué)習(xí)現(xiàn)象。有人認(rèn)為“嘗試錯(cuò)誤”是動(dòng)物或人學(xué)習(xí)的一種基本規(guī)律，可是，也有人用實(shí)驗(yàn)證明，動(dòng)物并不總是靠盲目地嘗試錯(cuò)誤解決問(wèn)題，有時(shí)它可以突然抓到問(wèn)題的關(guān)鍵，因而把這種學(xué)習(xí)叫做“頓悟”，還

14、有像巴甫洛夫這樣的科學(xué)家根據(jù)條件反射實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為學(xué)習(xí)的過(guò)程就是建立條件反射的過(guò)程。（二）記憶 記憶是指習(xí)得的行為的保持和再現(xiàn)，記憶的過(guò)程可分為識(shí)記或獲得（registration或acquisition）、貯存和鞏固（store和consolidation）以及再現(xiàn)或再認(rèn)（retrieval或recognition）三個(gè)階段。根據(jù)記憶的內(nèi)容，可分為形象記憶（表象記憶）和運(yùn)動(dòng)記憶（動(dòng)作記憶）。根據(jù)記憶中信息貯存持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，又可分為感覺(jué)記憶、短時(shí)記憶（又叫第一級(jí)記憶）和長(zhǎng)時(shí)記憶（又分第二級(jí)記憶和第三級(jí)記憶）等類(lèi)。關(guān)于人類(lèi)各記憶類(lèi)型的特征，可參看表1。表1 人類(lèi)各記憶類(lèi)型的特征2感覺(jué)性記憶短時(shí)

15、記憶第一級(jí)記憶長(zhǎng)時(shí)記憶第二級(jí)記憶第三級(jí)記憶容量信息傳至感受器極其有限小很大很大保持少于1秒幾秒鐘幾分鐘至幾年永久儲(chǔ)存在感知中自動(dòng)存入通過(guò)語(yǔ)言表達(dá)按先后到達(dá)順序存入需經(jīng)復(fù)習(xí)按語(yǔ)義和信息重要性加以?xún)?chǔ)存反復(fù)實(shí)踐再現(xiàn)限定于讀出速度迅速慢迅速信息類(lèi)型感覺(jué)語(yǔ)言所有類(lèi)型所有類(lèi)型遺忘類(lèi)型漸弱和消失新信息代替舊信息順行性和逆行性干擾可能無(wú)遺忘（三）學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)生理生化機(jī)制1神經(jīng)元機(jī)制 神經(jīng)回路學(xué)說(shuō)認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程是有許多神經(jīng)元群參加的，神經(jīng)元往往是以一定時(shí)空模式相互聯(lián)結(jié)起來(lái)以形成回路。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)特別是大腦皮層中存在大量閉合回路，它是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)記憶的最簡(jiǎn)單的神經(jīng)回路。當(dāng)這種回路中有神經(jīng)沖動(dòng)反復(fù)運(yùn)行時(shí)，便向四周

16、傳遞興奮信息，從而形成反響回路（reverberating circuit）。該回路的形成，對(duì)學(xué)習(xí)記憶起著決定性作用。反響回路的活動(dòng)可因無(wú)關(guān)信息的干擾，新信號(hào)的出現(xiàn)或其它原因終止回路的活動(dòng)，故其持續(xù)時(shí)間是有限的。但如果反復(fù)運(yùn)行的神經(jīng)沖動(dòng)，帶來(lái)了有關(guān)突觸的結(jié)構(gòu)改變，這時(shí)不穩(wěn)定的記憶痕跡便鞏固成為結(jié)構(gòu)痕跡。激活相應(yīng)的突觸即可再現(xiàn)記憶的內(nèi)容。神經(jīng)沖動(dòng)反復(fù)運(yùn)行的概念與人們的這一主觀體驗(yàn)是一致的；我們?yōu)榱藢W(xué)習(xí)某件事，必須多次復(fù)習(xí)，也即讓它不斷地通過(guò)我們的意識(shí)，以求最終保持下來(lái)。 再一種理論認(rèn)為，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，突觸的效能發(fā)生了變化，或說(shuō)產(chǎn)生了突觸傳遞的易化作用。已有許多實(shí)驗(yàn)證明，在長(zhǎng)短不同的一串強(qiáng)直刺激作

17、為“條件”刺激作用于突觸后，同樣刺激引起的反應(yīng)要比對(duì)照的大，此稱(chēng)之為強(qiáng)直后強(qiáng)化（PTP）。PTP這一現(xiàn)象在神經(jīng)系統(tǒng)中較為常見(jiàn)。由于海馬被認(rèn)為與人類(lèi)記憶有較大關(guān)系，所以對(duì)海馬PTP的研究就格外引人注目。 Bliss等證明，每隔半小時(shí)左右給一串強(qiáng)直刺激后，從海馬顆粒層細(xì)胞外記錄中觀察到，最初幾串強(qiáng)直刺激并不引起明顯的PTP，但隨著所給強(qiáng)直刺激的增多，PTP的幅度既高，持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。其可能的機(jī)制是：突觸前軸突膜由于受到反復(fù)的刺激，導(dǎo)致動(dòng)作電位幅度變大和突觸前鈣離子濃度升高，二者均使神經(jīng)遞質(zhì)釋放增多，突觸傳遞功能因而得到改善。Dolphin觀察到強(qiáng)直刺激引起的長(zhǎng)期強(qiáng)化（LTP）伴有突觸前纖維谷氨酸釋

18、放的持續(xù)增加，認(rèn)為這一興奮性遞質(zhì)的釋放至少是LTP的一個(gè)機(jī)制。 另外，突觸的易化反映突觸部位的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。這一看法得到以下兩組實(shí)驗(yàn)的支持：其一，小鼠于出生后立即被移去雙眼或飼養(yǎng)在黑暗環(huán)境里，由于視覺(jué)皮層廢用的結(jié)果，在組織學(xué)和功能上均見(jiàn)退行性改變；其二，Rosenzweig等觀察到，在豐富環(huán)境中生活30至160天的大鼠，其大腦皮層的重量及厚度較之枯燥環(huán)境和一般標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)組有明顯增加。幼鼠從斷乳開(kāi)始在豐富的環(huán)境中生活僅4天，就可引起腦和皮層重量的明顯增加。其他作者得到相似的結(jié)果。并證明豐富環(huán)境中生活的大鼠皮層在微觀結(jié)構(gòu)方面的變化表現(xiàn)為神經(jīng)元的樹(shù)突的長(zhǎng)度和分支均增加以及膠質(zhì)細(xì)胞增多等。由這些微結(jié)構(gòu)

19、的變化，使人可以推測(cè)神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系增加，反映某些新的聯(lián)系的建立，而膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的增加可以對(duì)活躍的神經(jīng)元起到更好的支持作用。2生化機(jī)制 學(xué)習(xí)記憶的生化學(xué)說(shuō)主要用來(lái)解釋長(zhǎng)記憶的形成。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，通過(guò)學(xué)習(xí)而獲得的經(jīng)驗(yàn)與行為，是由神經(jīng)元內(nèi)部的RNA分子的結(jié)構(gòu)承擔(dān)貯存任務(wù)，也即通過(guò)細(xì)胞核特殊RNA結(jié)構(gòu)變化的密碼使新的經(jīng)驗(yàn)長(zhǎng)久保存下來(lái)。Hyden在不同種動(dòng)物中進(jìn)行不同要求的學(xué)習(xí)訓(xùn)練時(shí)，發(fā)現(xiàn)在訓(xùn)練所要求的腦的相應(yīng)機(jī)能部位中RNA增加，其增加的程度與訓(xùn)練時(shí)間成正比。另有實(shí)驗(yàn)證明，在某類(lèi)學(xué)習(xí)過(guò)程中RNA的四種核苷酸組不能排除這種改變純系非特異性的。 為了尋找RNA與學(xué)習(xí)、記憶的特異性關(guān)系，有人進(jìn)行了所謂“

20、記憶遷移”的實(shí)驗(yàn)，即從受過(guò)某種訓(xùn)練而具有某種經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)物腦中提取RNA而后將這種RNA注射到未經(jīng)訓(xùn)練的動(dòng)物身上，看其能否較容易地獲得那種經(jīng)驗(yàn)，雖有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是陽(yáng)性的，但重復(fù)性很低。關(guān)于記憶物質(zhì)的另外一種假定，即認(rèn)為存在著某種特殊的蛋白質(zhì)承擔(dān)記憶貯存任務(wù)。人的大腦可以產(chǎn)生100109個(gè)不同的蛋白質(zhì)。通過(guò)學(xué)習(xí)產(chǎn)生的新蛋白質(zhì)在幾分鐘內(nèi)即可構(gòu)成記憶系統(tǒng)。反之，用蛋白質(zhì)合成抑制劑如嘌呤霉素，環(huán)己酰亞胺、茴香霉素等觀察到，腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成受到明顯抑制時(shí)，記憶過(guò)程也遭到破壞。 但持反對(duì)意見(jiàn)的也甚多：（1）蛋白質(zhì)合成受抑制及其引起記憶障礙的程度之間往往無(wú)平行關(guān)系；（2）蛋白質(zhì)合成抑制劑在引起記憶障礙的同時(shí)，機(jī)體正

21、常組織也蒙受損害，不能排除非特異性因素影響；（3）一些化學(xué)藥品可拮抗蛋白質(zhì)合成抑制劑引起的記憶缺失，但這些藥品并不影響蛋白質(zhì)的合成。盡管如此，一般仍認(rèn)為新蛋白質(zhì)的合成的學(xué)習(xí)中有重要意義。 3神經(jīng)遞質(zhì)、激素和肽類(lèi)物質(zhì)的作用 膽堿能系統(tǒng)與記憶過(guò)程密切相關(guān)，膽堿能突觸（主要是M型）可能是記憶貯存的內(nèi)存系統(tǒng)之一。兒茶酚胺類(lèi)系統(tǒng)（主要是-腎上腺能激活系統(tǒng)和多巴胺能神經(jīng)激活系統(tǒng)）可能不包含記憶的徑路，但具有外在調(diào)節(jié)作用，這類(lèi)作用很可能與動(dòng)機(jī)、情緒和覺(jué)醒有關(guān)。相反，5-HT和GABA可能阻抑學(xué)習(xí)和記憶。 已知可影響學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)肽包括：血管加壓素，催產(chǎn)素，ACTH，MSH，賴(lài)氨酸垂體激素，促甲狀腺激素釋放

22、激素，促黃體素釋放激素和腦啡肽類(lèi)等。目前以ACTH、加壓素和鴉片肽類(lèi)研究最多。在肽類(lèi)研究中，有幾點(diǎn)進(jìn)展：（1）它們對(duì)學(xué)習(xí)記憶的作用與其經(jīng)典的生理活性無(wú)關(guān)。（2）ACTH和MSH的活性片斷均為ACTH410。 （3）上述許多肽類(lèi)物質(zhì)已人工合成成功并合成了大量類(lèi)似物和衍生物。構(gòu)效關(guān)系的研究為找出活性基團(tuán)和指導(dǎo)新藥尋找起到很大作用。例如ACTH49，其8位精氨酸由賴(lài)氨酸取代，9位色氨酸由苯丙氨酸取代和甲硫氨酸殘基的-SCH3氧化成為SO或變成SO2，其行為活性增加1,000倍。又如血管加壓素，已弄清N-末端的環(huán)結(jié)構(gòu)主要影響記憶的鞏固，而C-末端氨基酸與記憶再現(xiàn)有關(guān)。（4）關(guān)于下丘腦肽如ACTH、MS

23、H和血管加壓素等促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制，據(jù)認(rèn)為與腦內(nèi)新蛋白質(zhì)合成有關(guān)。但也有人認(rèn)為加壓素主要是通過(guò)去甲腎上腺素能系統(tǒng)而發(fā)揮作用。鴉片樣肽對(duì)學(xué)習(xí)記憶的作用可能是影響情緒、動(dòng)機(jī)和引起欣快等的結(jié)果。 3.2 藥物作用與神經(jīng)可塑性神經(jīng)可塑性是神經(jīng)系統(tǒng)的基本特征之一，是現(xiàn)代神經(jīng)生物學(xué)的熱點(diǎn)之一。神經(jīng)可塑性是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)上的可修飾性，它體現(xiàn)在神經(jīng)細(xì)胞新生、突起再生、突觸可塑、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重組和功能腦區(qū)轉(zhuǎn)移等，其生化改變涉及神經(jīng)遞質(zhì)、調(diào)質(zhì)及其受體、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、基因、蛋白等等。它的這一特點(diǎn)使它具有延緩 衰老、延緩疾病發(fā)展過(guò)程或加快疾病康復(fù)等作用。神經(jīng)可塑性的主要表現(xiàn)是突觸可塑性，突觸可塑性分為

24、突觸結(jié)構(gòu)可塑性和突觸功能可塑性。前者指突觸形態(tài)的改變、新的突觸連接形成和突觸功能的建立，是一持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的可塑性，后者是指突觸的反復(fù)活動(dòng)引致突觸傳遞效率的增加或降低，包括長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（LTP）和長(zhǎng)時(shí)程抑制（LTD），這二者被認(rèn)為是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。神經(jīng)可塑性研究的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)是成年哺乳動(dòng)物的齒狀回中仍保有一群具有自我分裂、增殖和分化成神經(jīng)元的前體細(xì)胞，增生后分化成神經(jīng)元移入顆粒層伸出軸突到苔蘚纖維通路組成突觸連接，在生理?xiàng)l件下這些細(xì)胞的再生能力很低，但特殊的環(huán)境和某些病理?xiàng)l件以及某些生成因子作用下增殖水平急劇升高產(chǎn)生大 量新生神經(jīng)元，這是最有意義、最完美的神經(jīng)可塑性。認(rèn)知功能障礙的治療：

25、認(rèn)知是大腦對(duì)外界事物的全面感知，包括感覺(jué)、知覺(jué)、思維、注意、學(xué)習(xí)、推理、判斷、想象、概念和語(yǔ)言等心理過(guò)程，是腦的高級(jí)功能，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病無(wú)一例外地都出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙。治療認(rèn)知功能障礙的基礎(chǔ)是提高神經(jīng)可塑性，包括提高突觸效能和結(jié)構(gòu)可塑性，啟用閑置神經(jīng)通路或促進(jìn)新的有效神經(jīng)通路的形成，合成和釋放乙酰膽堿等易化學(xué)習(xí)記憶的物質(zhì)，刺激神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化成新的神經(jīng)元等等。抑郁癥的治療：抑郁癥是人類(lèi)常見(jiàn)的情感性障礙疾病。過(guò)去認(rèn)為主要病因是單胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)失調(diào)，現(xiàn)代研究已探明抑郁癥的產(chǎn)生的主要發(fā)病機(jī)制是興奮性氨基酸和腎上腺皮質(zhì)酮釋放和BDNF表達(dá)降低，導(dǎo)致能量耗竭，神經(jīng)發(fā)生受抑制加速海馬神經(jīng)元萎縮以及神經(jīng)細(xì)

26、胞凋亡，抗抑郁藥治療可上調(diào)BDNF表達(dá)，抑制興奮性氨基酸和腎上腺皮質(zhì)酮的釋放，從而抑制細(xì)胞凋亡，增加神經(jīng)發(fā)生。腦卒中和腦外傷的康復(fù)治療腦卒中和腦外傷的治療原則是基于下述理論：神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育是遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，豐富環(huán)境對(duì)腦發(fā)育和腦損傷修復(fù)有顯著的促進(jìn)作用，也即豐富環(huán)境可刺激和引起神經(jīng)可塑性的變化。豐富環(huán)境是復(fù)雜的無(wú)生命物與社會(huì)刺激的復(fù)合體，例如動(dòng)物的飼養(yǎng)空間增大，內(nèi)置物體豐富而新奇，成員較多，不僅提供了多感官刺激和運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)，而且賦予了相互間社交行為的可能，眾多的研究證實(shí)，豐富環(huán)境可引起神經(jīng)系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化如腦質(zhì)量增加、體積增大、皮質(zhì)增厚，腦血管生成也有增加，重要的形態(tài)學(xué)改變包

27、括神經(jīng)元樹(shù)突變長(zhǎng)，樹(shù)突狀分支增加，樹(shù)突棘數(shù)目增多，軸突增多，新突觸連接形成增多，豐富環(huán)境還可引起神經(jīng)生長(zhǎng)因子、離子型谷氨酸受體和即早基因的變化。因而豐富的康復(fù)訓(xùn)練是治療腦卒中腦外傷后遺癥，加速康復(fù)的基本原則。此外，值得提出的是一些中藥及有效或分能模擬豐富環(huán)境引起的有利于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用。3.3 認(rèn)知功能與神經(jīng)發(fā)生認(rèn)知功能障礙的根本原因是腦組織受損、神經(jīng)細(xì)胞丟失，成年腦的海馬組織保留一群神經(jīng)干細(xì)胞，它具有自我分裂的能力并能分化成神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞。有學(xué)者研究認(rèn)為每天由神經(jīng)干細(xì)胞產(chǎn)生的神經(jīng)元有數(shù)千之多，它的增加對(duì)保持認(rèn)知功能有關(guān)，調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)生的因素有以下幾種：1年齡和性別 嚙齒動(dòng)物神經(jīng)發(fā)生隨年齡

28、增大而減少，如DG大鼠21月齡時(shí)的顆粒層的神經(jīng)前體細(xì)胞數(shù)減少到6月齡的10%，在雌性鼠雌激素能刺激神經(jīng)發(fā)生，月經(jīng)前雌激素水平最高，新產(chǎn)生的神經(jīng)元增多，此外，懷孕和哺乳期的神經(jīng)發(fā)生也增多。2環(huán)境因素學(xué)習(xí)和豐富環(huán)境刺激神經(jīng)發(fā)生，相反，枯燥環(huán)境和應(yīng)激減少神經(jīng)發(fā)生，不過(guò)環(huán)境因素對(duì)神經(jīng)發(fā)生的影響因動(dòng)物品種而異，如應(yīng)激素引起大鼠DG神經(jīng)發(fā)生減少，卻引起小鼠DG神經(jīng)發(fā)生增加。3飲食如饑餓使神經(jīng)發(fā)生增加，飲酒過(guò)多使海馬神經(jīng)發(fā)生減少。4生長(zhǎng)因子bFGF可使SVZ前體細(xì)胞增殖，增加神經(jīng)發(fā)生的其它生長(zhǎng)因子包括BDNF，VEGF（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子）IGF-1（胰島素樣生長(zhǎng)因子-1）。5腦中病理?xiàng)l件中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患和損

29、傷均能影響神經(jīng)發(fā)生、蒙古沙鼠全腦缺血10分鐘12周后齒狀回的細(xì)胞增殖增加了12倍，腦損傷也增加神經(jīng)發(fā)生，最近有研究證明，腦損傷后SVZ的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的增殖能持續(xù)至少一年，癲癇也增加鼠齒狀回神經(jīng)發(fā)生。神經(jīng)退行性疾病為AD，HD抑制神經(jīng)發(fā)生，但也有相反的報(bào)道。 人類(lèi)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景有關(guān)干細(xì)胞的生物醫(yī)學(xué)研究才剛剛開(kāi)始，但該領(lǐng)域的進(jìn)展十分迅猛。經(jīng)過(guò)多年的基礎(chǔ)研究之后，現(xiàn)在，科學(xué)家們已開(kāi)始將干細(xì)胞作為一種疾病治療的工具和基礎(chǔ)進(jìn)行探討。首先，干細(xì)胞可以替代在疾病中損傷的細(xì)胞。關(guān)于這一點(diǎn)，最常被討論的是干細(xì)胞在移植治療方面的潛在應(yīng)用價(jià)值，換句話(huà)說(shuō)，就是干細(xì)胞可以用來(lái)替代那些因疾病和外傷而受到損傷的組

30、織。第二，在胚胎發(fā)育學(xué)領(lǐng)域，胚胎干細(xì)胞無(wú)疑是一個(gè)非常重要的研究工具。通過(guò)對(duì)胚胎干細(xì)胞的深入探討，我們有可能能夠搞清，在胚胎發(fā)育過(guò)程中一些基因和生長(zhǎng)因子等分子所起的作用。第三，干細(xì)胞可以充當(dāng)基因載體，將基因或一些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子帶入到特定的腦區(qū)。最后，篩選可能的治療性藥物，發(fā)現(xiàn)有毒物質(zhì)和發(fā)展基因操作的新方法等方面的研究，也要依賴(lài)于干細(xì)胞相關(guān)工作。下面，我們將重點(diǎn)介紹人類(lèi)干細(xì)胞的應(yīng)用前景。1腫瘤研究干細(xì)胞治療是腫瘤研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。人類(lèi)多能干細(xì)胞對(duì)腫瘤研究和降低腫瘤負(fù)擔(dān)是十分重要的。主要原因有以下兩點(diǎn)。第一，多能干細(xì)胞可以被用于對(duì)抗癌癥治療中細(xì)胞毒藥物引起的毒副作用。目前，骨髓和外周血多能干細(xì)胞已被

31、用于高劑量化療后病人造血和免疫系統(tǒng)的重建。但實(shí)際上，多能干細(xì)胞對(duì)于骨髓移植患者免疫反應(yīng)性的完全重建，可能有著更大的潛在價(jià)值，這就意味著，它們可能有助于腫瘤的免疫或疫苗研究的發(fā)展。此外，癌癥化療對(duì)其他組織器官造成的損害，也可以通過(guò)補(bǔ)充相應(yīng)的干細(xì)胞得到緩解，例如，給患者的心肌注射多能干細(xì)胞可能能夠達(dá)到永久性地逆轉(zhuǎn)某些化療藥物引起的心肌毒作用，而向病人腦內(nèi)注射由多能干細(xì)胞分化產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞也同樣可以重建由于腫瘤治療而損傷的腦功能。第二，由于腫瘤細(xì)胞具備某些干細(xì)胞特性，特別是自我更新能力，因此，對(duì)干細(xì)胞的分子生物學(xué)特性的深入研究，將有助于科學(xué)家們理解，在強(qiáng)烈化療之后為什么腫瘤細(xì)胞依然能夠存活，進(jìn)而找到

32、能夠解決該問(wèn)題的腫瘤治療方法。2神經(jīng)功能紊亂、衰老、中風(fēng)和脊髓損傷臨床醫(yī)學(xué)方面，干細(xì)胞研究在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中的潛在意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他領(lǐng)域。一個(gè)很明顯的原因就在于，諸如帕金森病，阿爾茨海默病，脊髓損傷，中風(fēng)，腦外傷和多發(fā)性硬化等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理表現(xiàn)無(wú)一例外都涉及到了神經(jīng)細(xì)胞的丟失。在這種情況下，由人類(lèi)多能干細(xì)胞分化來(lái)的的類(lèi)型的神經(jīng)細(xì)胞移植，不僅可以替代那些丟失的細(xì)胞，而且能夠引起功能的恢復(fù)。3帕金森病在帕金林病治療方面，以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的治療方式，給各種以重建中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能為目的的研究提供了一很好的范例。與其他紊亂相類(lèi)似，細(xì)胞移植和營(yíng)養(yǎng)因子導(dǎo)入兩方面的工作都在進(jìn)展之中，而且初步結(jié)果顯示，

33、兩種策略都有成功的希望，特別是胎腦相應(yīng)組織的移植工作，結(jié)果十分令人鼓舞。體內(nèi)數(shù)據(jù)表明，植入的神經(jīng)元有活性，而且在其軸突所到之處，多巴胺合成和釋放得以恢復(fù)至接近正常的水平；相應(yīng)地，在嚙齒類(lèi)動(dòng)物和猴子的疾病模型上，動(dòng)物的行為缺陷也有明顯的改善。很顯然，功能的改善依賴(lài)于植入細(xì)胞與宿主紋狀體之間特定的相互關(guān)聯(lián)的建立，以及植入細(xì)胞的長(zhǎng)期存活。4亨廷頓病亨廷頓病是先天遺傳性疾病，是一種由于對(duì)缺陷的亨廷頓蛋白異常處理而導(dǎo)致的進(jìn)行性神經(jīng)退行性病變，受累部位主要在紋狀體和皮層兩處。該病的許多癥狀都是由于缺乏從紋狀體發(fā)往其他諸如蒼白球等處的抑制性神經(jīng)連接造成的，因而細(xì)胞替代治療的目標(biāo)就是希望能夠重建這些抑制性聯(lián)系

34、。由于丟失的神經(jīng)元位于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的皮層-紋狀體-蒼白球環(huán)路之中，因此植入神經(jīng)元發(fā)揮正常功能不僅有賴(lài)于與合適的突觸后靶點(diǎn)形成聯(lián)系，而且還要依靠接受正確的傳入信號(hào)。研究表明，來(lái)自發(fā)育中的胚胎前腦紋狀體原基的前體細(xì)胞植入后，可以在植入部位形成一個(gè)類(lèi)似紋狀體的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的某些細(xì)胞可進(jìn)一步分化為成熟的紋狀體投影神經(jīng)元，該種神經(jīng)元接受來(lái)自皮層、丘腦和黑質(zhì)等處的突觸傳入信號(hào)，并向去神經(jīng)支配的蒼白球發(fā)出GABA能的神經(jīng)突觸。這種在神經(jīng)傳導(dǎo)環(huán)路水平的重建，足以逆轉(zhuǎn)疾病造成的動(dòng)作和認(rèn)知等方面的損傷，這一點(diǎn)在大鼠模型和紋狀體結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的猴子模型上均已看到。事實(shí)上，在大鼠的HD模型中，植入細(xì)胞甚至能夠重建動(dòng)物形成

35、和維持某些動(dòng)作習(xí)慣的能力，而該能力無(wú)論在動(dòng)物還是人類(lèi)都被認(rèn)為是一種依賴(lài)于紋狀體的程序性的學(xué)習(xí)過(guò)程。該現(xiàn)象提示我們，植入的紋狀體原基能夠重建動(dòng)物的習(xí)慣形成系統(tǒng)，而且該系統(tǒng)還能夠整合并連接于宿主動(dòng)物的皮層-紋狀體神經(jīng)環(huán)路之中。5中風(fēng)腦局部發(fā)生缺血性損傷之后，細(xì)胞移植能否重建被破壞的神經(jīng)環(huán)路，并最終引發(fā)功能的恢復(fù)呢？在全腦缺血模型中，以上設(shè)想至少在某種程度上是實(shí)現(xiàn)了。該研究將來(lái)自胚胎海馬組織的細(xì)胞植入了受損大鼠海馬的CA1區(qū)，如果移植細(xì)胞來(lái)自同種屬大鼠的CA1區(qū)域，并且能夠建立移植物-宿主之間的相互連接的話(huà)，動(dòng)物的功能恢復(fù)是十分顯著的。在局部缺血?jiǎng)游锬Ｐ椭?，將胚胎皮層?xì)胞移植入梗死的皮層之后，移入細(xì)

36、胞能夠接受到來(lái)自皮層、丘腦和皮層下神經(jīng)核的傳入信號(hào)，但由它向宿主腦內(nèi)發(fā)出的傳出信號(hào)卻極少。在該實(shí)驗(yàn)中，只有當(dāng)接受移植的動(dòng)物被喂養(yǎng)于豐富環(huán)境之中時(shí)，方可表現(xiàn)出功能的改善，具體的機(jī)制目前還未明確。6脊髓損傷近來(lái)，有一些研究者開(kāi)始嘗試著用干細(xì)胞替代受損丟失的髓鞘形成細(xì)胞，例如，在嚙齒類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)，他們已觀察到干細(xì)胞的確有助于髓鞘的再生。在實(shí)驗(yàn)中，他們用化學(xué)方法制造了大鼠的脫髓鞘模型，然后在受損局部植入了小鼠的胚胎干細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，植入干細(xì)胞組動(dòng)物后肢又重獲了一定的活動(dòng)能力，但他們卻無(wú)法確定，這種功能的有限恢復(fù)，到底是由于髓鞘再生還是由該治療所造成的其他未確定的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)所致。7精神和行為紊

37、亂大量證據(jù)表明，精神分裂癥、孤獨(dú)癥、躁狂-抑郁癥以及一些記憶障礙等精神行為紊亂性疾患的病因都是腦內(nèi)神經(jīng)通路或化學(xué)遞質(zhì)的永久性破壞造成的?？茖W(xué)家們正在謀略搞清這些腦功能的破壞究竟發(fā)生于何處，又騍怎樣發(fā)生的。例如，有人利用非人類(lèi)的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物模型探討了這樣一個(gè)假說(shuō)的可能性，即造成精神分裂的原因，是在人類(lèi)發(fā)育的某階段成熟的腦細(xì)胞受到了損害。如果這一假說(shuō)受到了支持，多能干細(xì)胞的研究便提供了一個(gè)窗口，從這一窗口，我們不但能夠看到在精神分裂病人的腦中，究竟是什么發(fā)生了異常改變，而且可以尋找那些能夠糾正這一致命性疾病的措施。相似地，對(duì)于像孤獨(dú)癥等發(fā)育紊亂性疾病的治療，干細(xì)胞研究也同樣提供了一線(xiàn)希望。綜上所述，

38、在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中，干細(xì)胞研究的前景是十分樂(lè)觀的，但同時(shí)，我們也面臨著許多重大的障礙。例如控制著干細(xì)胞存活和分化的精確的因素以及如何把細(xì)胞導(dǎo)入人籬中某些合適的部位，等等。而要想解決這些問(wèn)題，我們就必須深入了解神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞的基本生物學(xué)特性，并盡快把我們所得到的知識(shí)運(yùn)用于疾病治療當(dāng)中去。干細(xì)胞研究中尚未解決的問(wèn)題：盡管我們對(duì)干細(xì)胞的了解越來(lái)越全面深入，該領(lǐng)域仍存在許多亟待解決的問(wèn)題。（1）成體干細(xì)胞到底有多種，它們存在于哪些組織上？體內(nèi)成體干細(xì)胞的來(lái)源何在？它們是胚胎干細(xì)胞的殘留，還是產(chǎn)生于其他方式？處在已分化細(xì)胞的烏黑之中，它們是如何保持未分化狀態(tài)的？（2）控制人類(lèi)胚胎干細(xì)胞在體外進(jìn)行無(wú)分

39、化增殖的機(jī)制是什么？抑制干細(xì)胞分化的細(xì)胞內(nèi)存調(diào)控機(jī)制如何？（3）調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化向某一特定方向進(jìn)行的內(nèi)存因素是什么？這些細(xì)胞內(nèi)存的調(diào)節(jié)子是怎樣受微環(huán)境或位置影響的？正常情況下，干細(xì)胞位于何處？（4）可否通過(guò)對(duì)成體干細(xì)胞進(jìn)行某種操作，使得它們?cè)谂囵B(yǎng)條件下的增殖能力得以提高，從而使成體干細(xì)胞能夠?yàn)楦鞣N移植提供充足的可選擇細(xì)胞？（5）成體干細(xì)胞的可塑性在正常機(jī)體內(nèi)可以發(fā)生嗎？該性質(zhì)是否只是體外培養(yǎng)造成的一種假象？如果正常機(jī)體內(nèi)的成體干細(xì)胞也具有可塑性，那么，它是否成體干細(xì)胞的一種基本特性？調(diào)控有可塑性的干細(xì)胞增殖和分化的信號(hào)是什么？（6）決定干細(xì)胞向著損傷或病變組織遷移的所謂“歸巢”現(xiàn)象的因素有哪些？

40、（7）干細(xì)胞處于分化的哪一級(jí)階段時(shí)最有利于移植操作？該分化階段是否適用于所有的移植應(yīng)用，或者不同的應(yīng)用要求不同的干細(xì)胞分化狀態(tài)？（8）人類(lèi)ES細(xì)胞的遺傳印記狀態(tài)對(duì)保持該細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)其分化，確定它是否適于移植等方面有無(wú)重要作用？（9）存在通用的干細(xì)胞嗎？或者說(shuō)，存在一種能夠產(chǎn)生任何器官和組織細(xì)胞的干細(xì)胞嗎？干細(xì)胞生物學(xué)目前還只是處于初期階段，因此我們無(wú)法預(yù)言干細(xì)胞應(yīng)用的將來(lái)。迄今為止的研究結(jié)果也使我們無(wú)法斷言，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行怎樣的操作是能夠滿(mǎn)足基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用？這些工作中最合適的細(xì)胞來(lái)源到底是來(lái)自胚胎，胎兒還是成體的干細(xì)胞？對(duì)這些問(wèn)題的回答將有賴(lài)于更多研究結(jié)果的出現(xiàn)。學(xué)習(xí)記憶的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：重

41、點(diǎn)學(xué)者們對(duì)非脊椎動(dòng)物海兔和蜜蜂直到脊椎動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶機(jī)制和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)行了廣泛而深入地研究，以下為常見(jiàn)的幾種學(xué)習(xí)記憶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。1CAMP-PKA-CREB磷酸化2PLC-PKC-CREB磷酸化3NO-CGMP-PKA-CREB磷酸化在學(xué)習(xí)記憶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，鈣/鈣調(diào)蛋白和G蛋白是啟動(dòng)因子，CAMP和CGMP在激活蛋白激酶中起重要作用，CREB磷酸化在引起基因表達(dá)、生物活性蛋白合成進(jìn)而形成長(zhǎng)時(shí)記憶過(guò)程中起關(guān)鍵作用。四、腦內(nèi)信使及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 腦功能的闡明是自然科學(xué)領(lǐng)域里一個(gè)永恒的主題。人們渴望了解意識(shí)、記憶和衰老的發(fā)生及其本質(zhì)，了解興奮與抑制、耐受與成癮、覺(jué)醒與睡眠的機(jī)制。人腦內(nèi)神經(jīng)元總數(shù)

42、約有1010-1012個(gè)、膠質(zhì)細(xì)胞比神經(jīng)元多出10-50倍。各類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)、調(diào)質(zhì)、激素、細(xì)胞因子及其受體何止成千上萬(wàn)？它們?cè)谥袠械墓δ苁侨绾畏止ず突ハ鄥f(xié)調(diào)的？作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物是如何與靶點(diǎn)結(jié)合并啟動(dòng)一系列生理生化反應(yīng)、最終產(chǎn)生治療作用的？過(guò)去，科學(xué)家難以詳細(xì)和精確的回答上述問(wèn)題，現(xiàn)在已可窺見(jiàn)一、二或略有端倪。 下面以腦內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從第一至第四信使為主線(xiàn)，向大家提供有關(guān)信號(hào)領(lǐng)域及其與神經(jīng)元和腦功能的關(guān)系作一綜述。目前已掌握的科學(xué)技術(shù)特別是分子生物學(xué)技術(shù)已可用來(lái)選擇性地敲除、減少或增加信號(hào)途徑中的某些特異性成分即基因編碼的關(guān)鍵性蛋白，并對(duì)不同信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)之間的對(duì)話(huà)（crosstalk）有進(jìn)一步

43、了解，為我們提供了從基因方面去闡明腦功能的長(zhǎng)時(shí)間改變。 4.1.1. 腦內(nèi)第一至第四信使 Sutherland, Rall和Wosilait于六十年代年首先研究發(fā)現(xiàn)cAMP是一細(xì)胞內(nèi)信使。此后，研究證明從酵母到人的許多類(lèi)型細(xì)胞及組織存在多種多樣的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。首先是細(xì)胞外信號(hào)作用于細(xì)胞表面受體，啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、引發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終作用于細(xì)胞核或效應(yīng)器，產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中先后有第一、第二、第三、第四信使參與。第一信使： 第一信使即作用于細(xì)胞表面受體的細(xì)胞外信使。能夠啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的細(xì)胞外信使包括神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)或作用于細(xì)胞表面受體的激素。神經(jīng)沖動(dòng)也可作為細(xì)胞外信號(hào)。細(xì)

44、胞表面受體可分為兩類(lèi)：一類(lèi)受體是離子通道的一部分，由細(xì)胞外信號(hào)激動(dòng)后，引起離子通道開(kāi)放，鈣等離子內(nèi)流增加；另一類(lèi)受體與G-蛋白耦聯(lián)。通過(guò)腺苷環(huán)化酶、磷脂酶（PLC）、一氧化氮（NO）合成酶或磷脂酶A2作用于離子通道或其他第二信使系統(tǒng)。神經(jīng)調(diào)質(zhì)如多肽和小分子物質(zhì)腺苷可作為第一信使在腦內(nèi)發(fā)揮作用。激素類(lèi)如黃體激素、腎上腺類(lèi)固醇作用于漿膜受體發(fā)揮作用（腎上腺皮質(zhì)激素也可作為第三信使作用于細(xì)胞核受體，見(jiàn)后）。神經(jīng)沖動(dòng)也歸類(lèi)于第一信使，它通過(guò)膜的去極化引起電壓依賴(lài)性鈣通道開(kāi)放，使第二信使Ca2+流入細(xì)胞內(nèi)。第二信使： 第二信使可分為二類(lèi)：第一類(lèi)包括cAMP，cGMP，DAG（diacylglycerol

45、）,IP3(inositol triphosphate)和AA（arachidonic acid）等。它們與第一信使的聯(lián)系是：第一信使激動(dòng)一種受體，受體通過(guò)G-蛋白刺激第二信使。G-蛋白（Gs，Gi，Go，Gi,o，Gq）由，r-亞單位的不同組合構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的大家族。激活Gs亞族能增加腺苷環(huán)化酶（AC）活性，抑制鈉通道，開(kāi)放鈣能道；Gi亞族被激活則有相反的作用，并能激活cGMP磷酸酯酶；Go蛋白激活后，關(guān)閉鈣通道；Gi,o蛋白能抑制腺苷環(huán)化酶和興奮亞型PLC；Gq蛋白激活后能增加PLC活性，導(dǎo)致IP3和DAG的增加。DAG能激活蛋白激酶C（PKC）和增加cGMP和NO。AA能調(diào)節(jié)谷氨酸鹽、甘氨

46、酸、r-氨基丁酸（GABA）和多巴胺的神經(jīng)運(yùn)載體功能。 第二類(lèi)的第二信使是Ca2+，它的來(lái)源除通過(guò)受體耦聯(lián)的鈣通道增加鈣離子外，也可通過(guò)NMDA受體激活而增加鈣內(nèi)流。已如上述，神經(jīng)沖動(dòng)引起的膜去極化，可打開(kāi)電壓依賴(lài)性鈣通道使鈣流入細(xì)胞內(nèi)。NMDA受體的另一功能是通過(guò)Ca2+/CaM激活NOS從而產(chǎn)生第二信使NO。第三信使： 第三信使一般都是轉(zhuǎn)錄因子。由各種第二信使激活的蛋白激酶，使轉(zhuǎn)錄因子磷酸化。例如第二信使Ca2+刺激Ca2+/CaM依賴(lài)性激酶（CaMK），或，繼之，由這些激酶磷酸化第三使信如像CREB，血清反應(yīng)因子（SRF），sis-可誘導(dǎo)因子（SIF）。這些第三信使分別與cAMP反應(yīng)元件

47、（CRE），SRF反應(yīng)元件（SRE）和SIF反應(yīng)元件（SIE）結(jié)合。又如由第二信使cAMP激活的蛋白激酶A（PKA），磷酸化CREB，SRF或轉(zhuǎn)化重復(fù)元件（IRE）結(jié)合蛋白（ERBP）。由連接磷脂信號(hào)系統(tǒng)的受體激活后產(chǎn)生的DAG能激活PKC。內(nèi)源性PKC在細(xì)胞核內(nèi)用于影響許多轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化狀態(tài)和活性。被激活后的PKC能刺激RAS（小的G-蛋白）途徑，引導(dǎo)從RaS和RaF（一種細(xì)胞質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶）到MAPK的結(jié)合。最后，類(lèi)固醇受體家庭中的許多成員即黃體激素或VitD或孤兒受體雞卵蛋白上游促進(jìn)子（COUP-TF）均可看作是第三信使，因?yàn)檫@些受體可被PKA磷酸化，隨后作為配基調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子

48、移位到核發(fā)揮作用。第四信使： 第三信使CREB（本身即一轉(zhuǎn)錄因子）引起編碼轉(zhuǎn)錄因子的IEGs（即早基因）的表達(dá)，進(jìn)而引起基因蛋白的表達(dá)，包括Fos，前強(qiáng)啡肽，Jun B，zif/268，F(xiàn)os B（可能來(lái)自PKA的刺激，但尚不清楚其第三信使），F(xiàn)os B（PKC刺激其表達(dá)，但其第三信使尚未搞清），Jun等，即作為第四信使行使功能。CREB也與前腦啡肽的促進(jìn)子CRF結(jié)合，在抑制多巴胺過(guò)反應(yīng)的自家負(fù)反饋系統(tǒng)中起重要作用。SRF和SIF通過(guò)c-fos基因調(diào)節(jié)Fos的表達(dá)，而Jun B促進(jìn)子帶有一個(gè)作用于IRBP的IRE，zif/268基因的促進(jìn)子攜帶一個(gè)作用于SRF的SRE，但激活Fos B，F(xiàn)os

49、及fos相關(guān)抗原（Fras）和Jun的第三信使尚待證實(shí)。這些轉(zhuǎn)錄因子像是PKA激活的結(jié)果，因?yàn)樗鼈兊姆磻?yīng)與Fos刺激腦內(nèi)多巴胺系統(tǒng)的反應(yīng)之間有相似性。此外，有證據(jù)表明cAMP/PKA途徑與間接的多巴胺激動(dòng)作用有關(guān)聯(lián)。Jun可被增加cAMP的forskolin所激活，但仍不清楚何者為第三信使。c-fos和c-Jun也可被PKA激活，以表達(dá)Fos和Jun，不過(guò)，其第三信使尚未被證實(shí)。 許多工作致力于研究IEGs在腦內(nèi)多巴胺系統(tǒng)被激活后發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化中所起的作用。由c-fos誘導(dǎo)的Fos的表達(dá)是D1和D2受體聯(lián)合激動(dòng)的結(jié)果。這些受體激活后通過(guò)Gs刺激腺苷環(huán)化酶（能使PKA磷酸化CREB）。D1受體拮

50、抗劑可降低c-fos的誘導(dǎo)。有報(bào)道，D1-D2相互作用的復(fù)合物能誘導(dǎo)IEG zif/268并產(chǎn)生zif/268產(chǎn)物。間接的多巴胺激動(dòng)的另一作用是Jun B的誘導(dǎo)，很可能是通過(guò)Jun B促進(jìn)子的轉(zhuǎn)化重復(fù)元件對(duì)PKA及PKC反應(yīng)的結(jié)果。其它作為第三信使的轉(zhuǎn)錄因子是Fras，它在許多藥物濫用中起主要作用。據(jù)稱(chēng)“慢性Fras”介導(dǎo)腦內(nèi)獎(jiǎng)勵(lì)環(huán)路的長(zhǎng)期改變。用Fos B突變鼠的研究證明，“慢性Fras”是Fos B特別是fos B亞型的產(chǎn)物。Fig1. 腦內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的一般類(lèi)型。（a）神經(jīng)遞質(zhì)級(jí)或含離子通道的受體；（b）神經(jīng)遞質(zhì)激活與G蛋白偶聯(lián)的受體，該受體被激活后，G蛋白能直接調(diào)節(jié)離子通道（左），或G蛋白

51、激活后調(diào)節(jié)第二信使依賴(lài)性蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶，繼而調(diào)節(jié)其他離子通道和神經(jīng)過(guò)程（右）；（c）神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子激活含蛋白酪氨酸活性的受體；（d）類(lèi)固醇激素激活細(xì)胞質(zhì)受體，受體被激素結(jié)合后，移位到核，它可直接調(diào)節(jié)基因的表達(dá)或與其他轉(zhuǎn)導(dǎo)因子結(jié)合（無(wú)圖示）(引自Nestler E L, et al(eds).Molecular Neuropharmacology, 2001:87)4.1.2. 存在于腦內(nèi)的四種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及其主要功能 就目前所知，腦內(nèi)存在四種主要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。第一種類(lèi)型的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑涉及神經(jīng)遞質(zhì)與細(xì)胞膜受體復(fù)合物的結(jié)合。該受體復(fù)合物包含配體門(mén)控離子通道。蛋白-蛋白相互作用把離子通道或受

52、體離子載體拴在某亞細(xì)胞部位或連接到其他信號(hào)蛋白上，參與這一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的主要有神經(jīng)遞質(zhì)作用于親離子受體，乙酰膽堿作用于尼可丁受體，5-HT作用于5-HT3受體，腺苷三磷酸（ATP）作用于嘌呤受體和熱作用于Vanilloid受體等引起的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 第二種類(lèi)型信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的特點(diǎn)是神經(jīng)遞質(zhì)與G-蛋白耦聯(lián)受體之間的結(jié)合。大多數(shù)神經(jīng)遞質(zhì)，許多細(xì)胞因子包括白介素-8都與G-蛋白耦聯(lián)受體超家族成員結(jié)合。所有這些受體具有一個(gè)七個(gè)跨膜區(qū)的結(jié)構(gòu)，其N(xiāo)末端面向細(xì)胞外空間，而C-末端面向細(xì)胞質(zhì)。這些受體與G-蛋白之間的耦聯(lián)主要通過(guò)受體的第3個(gè)細(xì)胞質(zhì)襻，其他區(qū)域非?？赡芷鹬С诌@一過(guò)程的作用。配體與受體結(jié)合后，啟動(dòng)受體與

53、G-蛋白相互作用從而產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)。這些作用包括G-蛋白對(duì)某些離子通道的直接調(diào)節(jié)和啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。蛋白磷酸化是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的主要的分子生物學(xué)現(xiàn)象。這一磷酸化的過(guò)程是：蛋白激酶把磷酸基團(tuán)加至特異的靶蛋白，而蛋白磷酸酯酶移去磷酸基團(tuán)，最終出現(xiàn)各種生理反應(yīng)。 第三種類(lèi)型信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑涉及蛋白酪氨酸激酶的直接激活。該激酶使酪氨酸殘基磷酸化。大多數(shù)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和細(xì)胞因子均利用這一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。在有些情況下，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和蛋白酪氨酸激酶位于同一蛋白質(zhì)。在另一些情況下，受體必須補(bǔ)充細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白磷酸激酶去影響其信號(hào)。蛋白酪氨酸激酶的激活可啟動(dòng)進(jìn)一步的蛋白磷酸化引起的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致

54、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子產(chǎn)生許多腦功能作用。 第四種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的特征是熟知的類(lèi)固醇激素、甲狀腺激素、維甲酸和維生素D(Vit D)等親脂性細(xì)胞外信號(hào)透過(guò)細(xì)胞膜激活細(xì)胞質(zhì)受體。當(dāng)這些受體與激素結(jié)合后，細(xì)胞質(zhì)受體移位至細(xì)胞核并在細(xì)胞核里結(jié)合DNA作為轉(zhuǎn)導(dǎo)因子發(fā)揮作用。 上述四類(lèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在神經(jīng)系統(tǒng)的三項(xiàng)主要功能上起作用。第一，它們能介導(dǎo)某些短時(shí)突觸傳遞，例如神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)離子通道的快速作用（配體門(mén)控離子通道除外）都是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信使來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二，由突觸傳遞短時(shí)作用發(fā)展起來(lái)的所有慢作用也由細(xì)胞內(nèi)信使途徑所介導(dǎo)。再如所有長(zhǎng)期改變均通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信使實(shí)現(xiàn)。這些長(zhǎng)期改變包括各種不同類(lèi)型蛋白質(zhì)的磷酸化和神經(jīng)元基

55、因表達(dá)的改變。值得強(qiáng)調(diào)的是，激動(dòng)配基門(mén)控離子通道的神經(jīng)遞質(zhì)如谷氨酸和r-氨基丁酸也啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信使級(jí)聯(lián)反應(yīng)，盡管它導(dǎo)致神經(jīng)元電話(huà)動(dòng)改變與細(xì)胞內(nèi)信使無(wú)關(guān)，但其導(dǎo)致的許多其他作用如基因表達(dá)的改變是由細(xì)胞內(nèi)信使介導(dǎo)的。第三，各種細(xì)胞內(nèi)信使途徑間的相互作用對(duì)調(diào)節(jié)神經(jīng)元對(duì)各種類(lèi)型突觸傳入和環(huán)境刺激的反應(yīng)負(fù)有責(zé)任，因而神經(jīng)元能協(xié)調(diào)大量的神經(jīng)過(guò)程。第二信使(如.cAMP,cGMP,Ca2+,DAG)蛋白質(zhì)酪氨酸激酶(如神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子)第二信使依賴(lài)蛋白激酶蛋白質(zhì)酪氨酸激酶(如src)第三信使磷蛋白質(zhì)(如.CREB,SRF,SIF,IRBP,Raf)第二信使非依賴(lài)蛋白絲氨酸-甲氨酸激酶(如MAP-kinases)各

56、種生物反應(yīng)RRFig2. 神經(jīng)元的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。細(xì)胞外信號(hào)或第一信使通過(guò)一系列細(xì)胞內(nèi)信號(hào)在靶神經(jīng)元產(chǎn)生生物反應(yīng)，許多激活的第二信使途徑導(dǎo)致各種類(lèi)型蛋白質(zhì)即第三信使磷酸化，進(jìn)而引起基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子即第四信使的表達(dá)，最終產(chǎn)生各種生物學(xué)反應(yīng)。第一信使也通過(guò)蛋白酪氨酸激酶的激活產(chǎn)生生物學(xué)反應(yīng)，其中有些連接到漿膜受體（R）而有些結(jié)合到細(xì)胞質(zhì)受體。4.2.學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)生化機(jī)制及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑4.2.1. 學(xué)習(xí)與記憶 學(xué)習(xí)與記憶之間是相互聯(lián)系的。學(xué)習(xí)是指從經(jīng)驗(yàn)或?qū)嵺`中獲得的行為變化。記憶是指對(duì)學(xué)習(xí)到的事物的回憶或再現(xiàn)。 4.2.2. 學(xué)習(xí)記憶的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 許多系統(tǒng)包括從無(wú)脊椎動(dòng)物如海兔(aplysia)

57、、果蠅和蜜蜂(apis mellifera)開(kāi)展的學(xué)習(xí)記憶研究為我們提供了有關(guān)學(xué)習(xí)記憶機(jī)制的重要信息。果蠅主要用于學(xué)習(xí)的基因分析，蜜蜂是研究學(xué)習(xí)機(jī)制的電生理、生物化學(xué)和藥理學(xué)的有力工具。果蠅存在多種學(xué)習(xí)突變型，有助于闡明學(xué)習(xí)的分子和生化機(jī)制。對(duì)蜜蜂的研究能夠證實(shí)細(xì)胞底物、神經(jīng)遞質(zhì)和第二信使在學(xué)習(xí)中所起的作用。 對(duì)氣味產(chǎn)生厭惡的嗅覺(jué)條件反射是在果蠅和蜜蜂中研究學(xué)習(xí)記憶過(guò)程最廣泛采用的方法。在訓(xùn)練期，果蠅或蜜蜂暴露于兩種氣味中各1min，在接觸其中之一的氣味時(shí)，通過(guò)銅柵反復(fù)電刺激昆蟲(chóng)的足，條件化的嗅覺(jué)回避反應(yīng)在T型迷宮中進(jìn)行，在該試驗(yàn)裝置中讓昆蟲(chóng)在兩種氣味中選擇。經(jīng)反復(fù)訓(xùn)練，果蠅或蜜蜂可形成長(zhǎng)期記

58、憶。4.2.2.1 cAMP/PKA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與果蠅學(xué)習(xí)記憶過(guò)程(1)cAMP 果蠅研究表明，缺乏調(diào)節(jié)cAMP酶的果蠅突變型dunce和rutabaga無(wú)學(xué)習(xí)能力。進(jìn)一步分析表明，dunce突變型缺乏cAMP-特異性磷酸二酯酶(PDE)，rutabaga缺乏Ca2+/CaM依賴(lài)性腺苷環(huán)化酶(AC)。具有減少的或缺乏cAMP-PDE的dunce突變型對(duì)多種聯(lián)合型和非聯(lián)合型學(xué)習(xí)的能力均明顯減弱，也缺乏求偶行為，在成年果蠅誘發(fā)dunce基因可糾正行為學(xué)的缺陷，所有dunee的突變同位基因均表現(xiàn)嚴(yán)重的學(xué)習(xí)困難。破壞PDE活性而致cAMP水平升高并不能增加學(xué)習(xí)能力，dunce和rutabaga的cA

59、MP使之達(dá)到正常水平同樣不能糾正學(xué)習(xí)的缺陷。由此推測(cè)，這些突變型果蠅之所以不能學(xué)習(xí)很可能是cAMP調(diào)節(jié)機(jī)制的缺乏，而不僅僅是cAMP水平的提高所能克服。失去Ca2+/CaM依賴(lài)性AC活性的rutabaga在經(jīng)典性條件反射、操作性條件反射、習(xí)慣性和求偶行為等方面均有缺陷，但其基本的感覺(jué)過(guò)程似未受到影響。(2)AC 鑒于Ca2+/CaM依賴(lài)性AC是由Ca2+/CaM和受體介導(dǎo)的G蛋白所共同激活的，故它被認(rèn)為是參與學(xué)習(xí)的一個(gè)分子學(xué)重合探測(cè)器。海兔研究表明，AC的活化明顯地依賴(lài)于Ca2+及遞質(zhì)刺激的相互作用。在哺乳動(dòng)物Ca2+/CaM依賴(lài)性AC存在于學(xué)習(xí)有關(guān)的區(qū)域-海馬和新皮層，提示AC與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)

60、。進(jìn)一步證據(jù)是記憶突變型amnesiac,一個(gè)神經(jīng)肽編碼基因被證明與哺乳動(dòng)物腺苷環(huán)化酶激活肽(PACAP)十分相似。PACAP通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體激活A(yù)C。在果蠅幼蟲(chóng)的神經(jīng)肌肉接頭處發(fā)現(xiàn)的PACAP能共激活RASRAF途徑和rutabaga的腺苷環(huán)化酶。(3)PKA 許多研究支持PKA在果蠅的學(xué)習(xí)中起主要作用。PKAs是普遍存在的蛋白質(zhì)，具有高度保守的結(jié)構(gòu)和特性,果蠅、蜜蜂均已被證明含有PKA。無(wú)活性的PKA酶是具有兩個(gè)調(diào)節(jié)(R)亞單位和兩個(gè)催化(C)亞單位的四聚體(R2C2)。cAMP與R亞單位結(jié)合引起C亞單位的解離。游離的C亞單位成為活化的，能夠使各種底物蛋白磷酸化，從而調(diào)節(jié)其功能。cAMP