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黑衣人情节成真北大团队完成精准删去特定回忆

2020-03-26 15:22:06 来源: 责任编辑:责任编辑NO。谢兰花0258
这项研讨为焦虑症,惊骇症和伤口后应激妨碍、缓慢痛、成瘾等以“病理性回忆”为特征的疾病医治供给新思路。

新智元报导

来历:sciencemag等

修正:张佳、啸林

上一年,埃隆·马斯克(Elon Musk)的脑机接口草创公司Neuralink公司发布的脑机接口技能让人震慑。近来,据外媒报导,Neuralink研讨现已取得很大发展,其非侵入性设备有望本年就在人体身上进行测验

此前,Neuralink团队渐渐的开端在老鼠和山公身上试验这种设备的各种版别,效果令人形象深入。在旧金山的讲演中,马斯克和他的团队描绘了山公能够用大脑操控计算机的比方。现在他们还没有对人类进行任何测验,团队期望最早在本年取得FDA的同意,并开端人体试验

为了赋予人类这些“超能力”,马斯克的Neuralink将在人类脑部装置特别的小工具,创立“直接皮质界面”来上传和下载主意。

简言之,Neuralink将为人脑供给晋级,这或许会使咱们在具有人类水平或更高智能的AI面前更具竞争力。而马斯克的终极目标是将人脑下载到电脑中,完成脑机交融,敞开“超人认知”的全新年代

假如这一技能真的在人脑中完成,人脑和电脑将完成互联,这也代表着咱们的主意、回忆能够被下载贮存,但你乐意测验吗?

北大团队“精准删去特定回忆”登上Science子刊

“回忆操作”一直是科幻小说中的热门话题。

在《盗梦空间》中,小李子扮演的盗梦者成功入侵并改动妻子的回忆,但这回忆终究导向了不行拯救的悲惨剧——妻子跳楼自杀。

在2005年奥斯卡获奖影片《美丽心灵的永久阳光》里,男主角在发现前女友删去了两人的苦楚回忆后,也决议删去回忆,换一种人物重新开端日子。

负面回忆能否被直接删去?这已不再仅仅电影情节了。就在上星期,北大神经科学团队在《Science》子刊上宣布了一篇经过基因修正精准删去负面回忆的论文。

当地时间2020 年 3 月 18 日,北京大学神经科学研讨所的伊鸣研讨员和万有教授团队在《 Science》子刊《Science Advances》在线宣布题为《CRISPR-SaCas9体系的开发,用于在大鼠大脑中进行投影和功用特定的基因修正》“Development of a CRISPR-SaCas9 system forprojection- and function-specific gene editing in the rat brain”的研讨论文,研讨人员开宣布一种新基因修正技能,在试验大鼠的脑中完成了特定回忆的精准删去。

问题引进:

第一个问题,回忆终究贮存在什么地方?关于特定脑区在瞬时回忆、短期和长期回忆中扮演的人物,现在现已研讨得很具体,不过回忆贮存的最小单位到底是脑区,神经元仍是突触,还在争辩之中,现在神经心理学家遍及承受的一种观念是,人类长时回忆的神经根底是神经元突触的持久性改动。

下一个问题便是,回忆能够被修正与删去吗?在这项打破之前,已有不少科学家做过相关研讨,比方用光遗传学技能影响担任短期回忆贮存的海马区、选用光线翻开或许封闭大脑中神经元组等办法。2019年 7 月,澳大利亚皇家墨尔本理工大学开宣布一种受光遗传学技能启示的新式类脑芯片,可模仿大脑存储和删去信息的办法。

简介:

现在已有的基因组修正技能(CRISPR/Cas9),现已能够有用润饰各种细胞类型(包含神经元)中的基因。可是,大脑的结构极为杂乱,即便在同一大脑区域,神经元调集在解剖学或功用上也不一致,而是分为不同的亚群,在具有特定衔接或功用特征的神经元亚群中,尤其是在大鼠和非人类灵长类动物中,要完成安稳的基因敲除或基因润饰依然具有挑战性。条件重组体系已被大规模的运用在以时空精度研讨脑功用,可是动物模型的构建或许是劳动密集型且耗时的,特别是关于转基因大鼠而言。因而,咱们应该能够完成对特定神经元集体的基因修正——这便是这篇文章想要处理的问题。

这篇文章的中心效果便是,科学家开宣布了一种新的特定基因修正技能(一种根据CRISPR-SaCas9体系的技能,并将其与顺行/逆行AAV载体和活性依赖性细胞标记技能结合运用)。为了证明自己技能的成功,他们把内侧前额叶皮质的特定神经元亚群的cbp(CREB结合蛋白)基因成功敲除了,而且证明了这项技能关于提醒回忆的神经元和回路根底方面的重要性。该技能的高效性和特异性可大规模的应用于神经电路研讨。

开发新基因修正技能CRISPR-SaCas9

已有的基因修正体系叫CRISPR-Cas9,使用的核酸内切酶叫Cas9。它可快速,高效,方便地润饰各种细胞类型中的内源基因,然后导致基因改变,然后使得咱们我们能够对大脑中特定基因进行功用分析。它改动了生物科学范畴的游戏规则,有人形象地称其为“基因魔剪”。

但它的问题有两个:一,无法处理在杂乱的神经元调集中操控扰动、独自处理某个亚群,二,病毒载体的容量有限。面临第二个问题,科学家们找到了Cas9的直系同源物SaCas9,投递载体的容量比Cas9 小 1kb 以上,但基因修正的功率却根本相同。

为了验证新搞出来的CRISPR-SaCas9(以下用SaCas9指代)也可处理第一个问题,即修正特定神经元亚群中的靶基因,他们挑选了对神经元兴奋性和回忆构成至关重要的CBP作为靶基因(它可发生CREB结合蛋白),在某个神经元亚群中定点敲除它。

他们的验证思路是这样:已然CBP操控回忆构成,假如CBP被定点敲除,那么这个特定神经元亚群所带着的回忆就没有了,这就能够体现在大鼠的行为上。假如观察到大鼠的确丢掉了这段回忆,那么就能够证明新技能能够修正特定亚群的基因。

证明进程:精准删去大鼠特定回忆

一.生物学:

1. 试验验证SaCas9在体外能够高效灭活CBP。

2.做试验用SaCas9进入特定神经元中敲除CBP。

3.证明CBP的削减导致学习的衰退。

4. 证明SaCas9在成年大鼠成人神经元中具有超卓的靶向特异性。

二.行为学:

研讨团队在两个不同的试验箱里诱发大鼠对箱子的惊骇回忆,进而将基因修正技能与神经元功用标记技能结合,经过对特定印记细胞群的基因修正,准确删掉大鼠对其间一个箱子的回忆,而对别的一个箱子的回忆无缺保存。

研讨效果:

总的来说,这个研讨有两个方向上的打破。1.CRISPR-SaCas9技能能够定点敲除基因。可是这个研讨敲除的是一组特定神经元上的相关基因。功用特异性敲除应该是指,在所有细胞中,只敲除正在表达特定蛋白质的细胞的特定基因。

2.这个研讨验证了CREB 蛋白质对回忆环路的效果:敲除CREB阻断了长期回忆的构成。回忆分为短期回忆和长期回忆,假如没有干涉,就会渐渐从短期回忆转为长期回忆。可是在敲除了特定细胞的CBP后,短期回忆没有很好的办法转化为长期回忆了。

研讨含义:

1.该功用特定的CRISPR-SaCas9体系的高效性和特异性可大规模的应用于神经环路研讨。可为生理、病理条件下的脑功用准确基因组搅扰供给强壮的战略。

2.或许发现了消除特定回忆的办法,然后为焦虑症,惊骇症和伤口后应激妨碍、缓慢痛、成瘾等以“病理性回忆”为特征的疾病医治供给新思路。

《黑衣人2》中的回忆消除器

论文作者之一、北京大学神经科学研讨所认知神经科学试验室研讨员伊鸣表明:回忆编码与贮存很重要,但忘记负面回忆也相同重要。假如负面回忆过于固执,有时会带来担负,乃至形成疾病。缓慢痛、药物成瘾、缓慢应激等疾病,本质上都是患者在阅历了痛苦、毒品带来的感觉或压力后,发生了难以铲除的、长期存在的“病理性回忆”。因而,这一体系或许也将为这类疾病的医治供给新思路。

那么,假如真的能够删去特定回忆,你乐意这么做么?

作者介绍

这篇论文的通讯作者是来自北京大学神经科学研讨所的万有教授和伊鸣博士。

万有教授,教育部和卫生部神经科学要点试验室主任、北京大学神经科学研讨所所长、北京大学神经生物学系主任。博士学位,博士后学历,教授,博士生导师。科技部“973”项目首席科学家。

首要阅历:1985年于河南医科大学医疗系获医学学士学位;1990年于河南医科大学药理教研室获硕士学位,1993年于武汉同济医科大学病生教研室获博士学位,1995原北京医科大学生理教研室博士后出站。1998至2000年美国伊利诺伊大学和新泽西大学访问学者。于北京医科大学和北京大学医学部历任讲师(1996年)、副教授(1997年)和教授(2001)。

研讨方向:选用光遗传学、在体多通道记载与神经计算、胞外电生理、单细胞及脑片膜片钳、分子生物学、细胞生物学、形态学、行为药理学等多种办法,从分子—神经元—神经网络—全体不同层面,研讨痛苦缓慢化的学习回忆、心情与认知及其调控机制。

伊鸣博士,北京大学神经科学研讨所研讨员,北京大学百人方案研讨员。

学术阅历:于北京大学医学部临床医学专业获医学学士学位,英国伦敦大学学院(University College London, UCL)解剖与发育生物学系神经科学专业获哲学博士学位(导师John O’Keefe教授,获2014年诺贝尔生理学或医学奖)。2012年2月当选北京大学青年百人方案,现为北京大学神经科学研讨所研讨员。

(注:上述个人资料来自北京大学神经科学研讨所网站,或许不是最新版,如有误差请纠正)

参阅链接:

https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaay6687.full

https:///archives/107176

http://nri.bjmu.edu.cn/jgydw/xrld/182803.htm

http://nri.bjmu.edu.cn/ktzjj/44190.htm

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