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探索学习与记忆的奥秘 |
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来源：大众科技报 作者：孙健 发布时间：2006-07-26
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――记中华医学科技奖一等奖南方医科大学珠江医院舒斯云教授
引人瞩目的2005年中华医学科技奖于不久前揭晓，南方医科大学（原第一军医大学）神经科学研究所教授、博士研究生导师舒斯云荣获一等奖。她所发现的“边缘区”是首个由中国人发现的和学习记忆有关的脑区，同时还是国际神经科学领域中的一项原创性发现。
面对荣誉，舒斯云最大的感慨是：对于基础科研不能企望一蹴而就，任何重大成果的取得都要经历无人喝彩的漫长而艰苦的过程。如果说发现纹状体边缘区或许带有偶然性，但之后对边缘区功能的探索和收获则充满了艰辛，需要很多人花费无数的心血。
“舒氏边缘区”
学习记忆功能对人类的生存和发展非常重要，但人们直到20世纪初才了解到学习记忆是脑的功能。1957年以后，人们又发现了一些和学习记忆有关的脑区，包括大脑皮层、海马、杏仁核以及与老年性痴呆症密切相关的Meynert基底核等。但这些结构间是如何联系的，脑内还有无其他与学习记忆有关的新区仍是神秘莫测。
舒斯云1956年从第四军医大学毕业后就开始了对神经系统的研究，攻读研究生时更选定了神经生物学为主攻方向。长期的科研实践，使她对大脑这个布满沟回的神秘堡垒充满了兴趣与疑问。
1987年，舒斯云在美国访问工作期间，在显微镜下观察到大鼠脑纹状体圆形细胞群的边缘，有一群由纺锤状细胞构成的新月形区域，这是前人从未报道过的新结构。这群细胞形态特殊，与纹状体其他部位不同，并且之间的神经网络联系很奇特，又与Meynert基底核有紧密的突触联系。根据这群细胞所处的部位，舒斯云将其称为边缘区。以舒斯云为第一作者和通讯作者的报道边缘区的论文发表在1988年的J Chemical Neuroanatomy杂志上，引起了强烈反响。1999年Shammah-Lagnado和Heimer L等提出前连合-纹状体投射纤维终止于边缘区，并把边缘区称为“舒氏边缘区”。这是第一个由中国人发现的和学习记忆有关的脑区。
让成果落地祖国
虽然在海外声名鹊起，但舒斯云和她的丈夫―――科研合作者包新民教授认为应当把这项创新性发现带回祖国。1989年，他们谢绝了美国教授的挽留和为全家办绿卡的优惠条件，毅然返回中国。他们要开展一系列研究，继续探索纹状体边缘区的结构和功能，让所有的科研成果落在中国的大地上。舒斯云落户第一军医大学珠江医院，在医院100万元科研经费的资助下，仅用3个月就建立了包括5个实验室的神经生物学研究室。
舒斯云等先后对2000多只大白鼠的边缘区的结构和神经网络联系进行了研究。大鼠脑边缘区是一个只有100多微米厚的薄盘状结构，要用立体定位仪向边缘区内注射微量示踪剂，还要进行灌注、取脑、切片、染色和显微镜观察，常常做100只老鼠的实验，只有20只左右的实验可用于研究。在日复一日的长期艰辛研究中，他们发现边缘区里的各种神经肽类递质比纹状体其他区域丰富得多，与学习记忆有关的P物质、脑啡肽、神经肽Y、神经降压肽以及微量元素锌的含量也很高。边缘区与脑内海马、杏仁核等有关学习记忆的结构间有功能和结构联系，是联系边缘系统和Meynert基底核的中间枢纽。此后他们又对100多只猫、20多只猴子和人脑进行了免疫组织化学、神经联系追踪、受体基因原位杂交和计算机三维立体结构重建等的研究，证明边缘区是普遍存在于哺乳动物脑内的一个重要新结构，动物越高级，边缘区越发达，并推测边缘区的功能可能和脑的学习记忆有关。
“Y”迷宫里的探索
迷宫是检验动物学习记忆功能的重要方法。舒斯云等将实验鼠放在有三个通道的“Y”迷宫内，其中有两条黑通道是通了电的“危险区”，另一条亮灯的通道是不带电的“安全区”，两个区可随意变换。经过数次电击教训，“聪明”鼠学会往亮处跑以回避电击，而“笨”鼠总是执迷不悟地由着本性往暗处钻，任凭电击而不知所措。
他们从数百只实验鼠中挑选出近百只“聪明”鼠，进行损毁纹状体不同部位的实验。结果发现只有老鼠两侧边缘区受到损伤，才会出现学习记忆减退。舒斯云和一名研究生背靠背地对大鼠进行了为期一年的迷宫双盲行为实验，将结果进行综合分析，确定了边缘区是脑的学习记忆功能的结构之一。
辛勤耕耘换来了丰硕的成果，边缘区已被国内外神经科学家接受和认可。美国斯坦福大学、宾州大学、匹兹堡大学，英国牛津大学以及加拿大麦克吉尔大学等12所世界著名大学先后邀请舒斯云作专题报告介绍边缘区，并给予了一致肯定和好评。
从基础到临床
功能性核磁共振(FMRI)是当代一种先进可靠的研究活体脑功能的方法。2001年课题组利用FMRI对17名志愿者进行了人脑数字记忆的测定。当受试者努力记住测试数字时，其大脑额叶和边缘区的活动明显增强，在FMRI的影像上显示出红色活动区，证明人脑的边缘区和额叶共同参与了数字工作记忆活动。临床上也发现，当脑卒中患者两侧纹状体出血侵犯边缘区时，其计算能力明显减退，连一百以内的加减计算都无法完成。帕金森病晚期患者中有1/3出现智能障碍，舒斯云推测这很可能是由于病变范围扩大，侵犯了边缘区所致。结合临床对边缘区的功能进行研究，将为某些学习记忆障碍疾病的发病机理及诊断和治疗提供新思路。近来，他们又在边缘区发现了一些与学习记忆有关的受体。
脑的学习记忆功能是人类维持正常生活和工作必不可少的功能，舒斯云的工作为这个领域的研究打开了一扇窗户。但是，还有很多谜团没有揭开：脑内到底有多少结构和学习记忆有关？这些结构是怎样联系的？有没有一个中央处理器来协调这些区域之间的信息？到底有些什么基因和蛋白质与学习记忆有关？边缘区在脑的学习记忆环路中处于什么地位？舒斯云认为，对学习记忆的研究还任重道远，她热切希望有关部门和领导对我国首先发现的脑的学习记忆区的研究给予人力、物力的支持，以便和国内外有关学者合作，进一步研究边缘区的学习记忆功能机理及其物质基础以及脑的学习记忆功能环路，为临床治疗老年性痴呆和帕金森病等学习记忆障碍疾病的诊断和治疗寻找突破口，并为开发益智性保健药品提供动物检测技术和科学依据，从而为我国科学家在国际神经科学领域内争到一份原创性的地位。
（中华医学信息导报供稿）
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