果蠅資料庫 暗藏達文西密碼

 

中國時報【李宗祐╱台北報導】

如同美國暢銷小說及電影《達文西密碼》情節,《蒙娜麗莎》等畫作潛藏不能說的秘密國家高速網路與計算中心為保護我國建置的全球第一個果蠅腦神經三D影像資料庫,避免非法使用,仿照《達文西密碼》,在每張影像「植入」肉眼看不到的密碼,盼各國科學家共同尊重我國研究團隊的智慧財產權。

果蠅腦神經三D影像資料庫由清大腦科學研究中心與國網中心共同建置,運用高速運算資源處理大量三維神經影像資訊,建立神經網路圖譜。這個資料庫已成為全球生物及腦神經科學家的「聖地」,透過雲端服務系統,可輕易在網路上搜尋及瀏覽三維神經影像,進行相關研究。

國網中心研究員謝昌煥指出,目前已有約十八萬張三D影像,有七十六個國家、超過十萬人次科學家進入資料庫搜尋。被喻為「DNA之父」的諾貝爾醫學獎得主詹姆斯.華生也曾在二○一○年造訪國網中心和清大。

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眼皮狂跳恐患眼瞼或半面痙攣

 

台北市立聯合醫院醫師表示,幾乎所有人都曾眼皮跳,若眼皮長時間持續跳,恐罹患「眼瞼痙攣或半面痙攣」,多數病因不明,症狀嚴重時會使眼睛無法正常睜開,導致功能性眼盲。

北市聯醫陽明院區眼科醫師江立峰表示,1名80歲男性病患到診時主訴近2個月來雙眼持續眨個不停、難以睜開,嚴重影響日常生活,甚至寸步難行,到一般診所治療,服藥多日均無改善。

江立峰診察後發現這名病患有乾眼症,且使用人工淚液治療一段時日,眼睛眨不停讓他誤以為是乾眼症加劇,自行增加點藥頻率,導致眼睛發炎,反而使眼瞼痙攣的症狀惡化。經過半年追蹤並使用肉毒桿菌素注射治療,症狀逐漸好轉。

江立峰表示,眼瞼痙攣會導致眨眼次數增加,由於眨眼時造成眼輪匝肌收縮次數及力量增加,嚴重時會使眼睛無法正常睜開,導致功能性眼盲。

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眼皮狂跳恐患眼瞼或半面痙攣

 

台北市立聯合醫院醫師表示,幾乎所有人都曾眼皮跳,若眼皮長時間持續跳,恐罹患「眼瞼痙攣或半面痙攣」,多數病因不明,症狀嚴重時會使眼睛無法正常睜開,導致功能性眼盲。

北市聯醫陽明院區眼科醫師江立峰表示,1名80歲男性病患到診時主訴近2個月來雙眼持續眨個不停、難以睜開,嚴重影響日常生活,甚至寸步難行,到一般診所治療,服藥多日均無改善。

江立峰診察後發現這名病患有乾眼症,且使用人工淚液治療一段時日,眼睛眨不停讓他誤以為是乾眼症加劇,自行增加點藥頻率,導致眼睛發炎,反而使眼瞼痙攣的症狀惡化。經過半年追蹤並使用肉毒桿菌素注射治療,症狀逐漸好轉。

江立峰表示,眼瞼痙攣會導致眨眼次數增加,由於眨眼時造成眼輪匝肌收縮次數及力量增加,嚴重時會使眼睛無法正常睜開,導致功能性眼盲。

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清大揭開記憶之謎 可望治療失智症

 

目前如阿茲海默症漢丁頓舞蹈症帕金森氏症等的神經細胞病變疾病,都會造成患者的記憶力逐年喪失,但原因為何至今仍是未知數,不過在台灣清華大學研究團隊的努力之下,似乎漸漸找到源頭。清大團隊這次的論文將刊在國際之名期刊《科學》(Science)中,研究結果有助於未來揭開大腦病變的秘密,可說是台灣腦科學界一大突破。

過去針對大腦記憶的相關研究少之又少,使得至今仍無法避免阿茲海默症、漢丁頓舞蹈症與帕金森氏症患者記憶的喪失,不過清大團隊經過7年利用果蠅腦細胞的研究總算有大突破。研究中心主任江安世表示,雖然果蠅僅有10萬顆腦細胞,但記憶、學習等的腦功能卻與人類幾乎相似,因此透過活化基因,發現儲存長期記憶的腦神經細胞是由「DAL(記憶神經元)」主導。

而清大這回的研究結果,可說是推翻腦科學界過去的研究,主任江安世表示以往認為記憶儲存在「蕈狀體的神經元」,但在研究過程中阻斷該神經元卻未阻止長期記憶的儲存,以此驗證長期記憶的儲存需要「蕈狀體」,但不會儲存在該神經元。主任江安世表示,未來只要繼續仔細解剖果蠅腦部,期盼最快能在5年內完成果蠅腦細胞圖譜,屆時可望幫助解決阿茲海默症、漢丁頓舞蹈症與帕金森氏症的記憶力喪失問題。


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長期記憶腦細胞 發現了

長期記憶的形成需要蛋白質生成。國立清華大學教授江安世所帶領的跨領域研究團隊發現,抑制腦內兩顆神經元(稱為DAL)的蛋白質新生成,就可以成功阻斷長期記憶的形成。江教授昨(13)日表示,在國科會經費補助下,研究團隊經過七年的努力,發現長期記憶的形成所需的新生蛋白質,僅發生於來自於腦中少數幾顆神經細胞內。此外,即便過去一直認為蕈狀體才是學習與記憶的中心,研究團隊卻發現,阻斷蕈狀體的數千個神經元,並不會阻斷長期記憶。

人腦中一個稱為海馬迴的地方,對於各種事件的記憶儲存非常重要。受到學習經驗的刺激時,海馬迴會提昇大腦皮質區儲存記憶的效率。雖然,果蠅許多生存基本的行為(例如學習、記憶、專注力、睡眠、探索環境等)都與人類非常相似。而這些行為也透過許多與人類相似的基因調控著。然而,果蠅腦內的神經網絡卻比人腦簡單太多了。經過不斷地研究,科學家們終於在果蠅身上建立了完整且豐富的基因工具。這些優點也成功地讓科學家,能夠藉利用果蠅來研究許多疾病的分子機制,例如阿茲海默症、帕金森氏症及亨丁頓跳舞症等。

不論是果蠅腦或是人類腦,長期記憶的形成都需要重複的學習,並且在每次學習之間給予適當的休息時間。台灣的科學家們,就是透過這種間隔式學習,來篩選損害長期記憶受損的突變種。並與聖地牙哥DartNeuroscience的TimTully博士合作,已經確認了許多長期記憶所需的基因。他們發現許多長期記憶相關基因,都會在DAL神經元被活化。利用基因工程技術,在DAL神經元內抑制這些基因活化的結果,這些基因在DAL神經元的活性便是長期記憶形成的基礎。

研究發現,DAL神經元至少有兩組長期記憶相關基因─CaMKII與period的活性,只在間隔式學習之後提高了。兩顆DAL神經元如何控制如此複雜的記憶呢?陳俊朝與他的研究夥伴發現,阻斷DAL神經元送出訊號給其他神經,會損害長期記憶的行為。而且這樣的損壞只發生在阻斷記憶重新回憶之時,而非發生在阻斷學習或是記憶固化的過程。除此之外,陳俊朝也指出,DAL神經元的軸突(輸出端)更與蕈狀體的樹突(輸入端)直接連接。

記憶形成的時候,在蕈狀體內暫時保存的電子訊號,會刺激DAL神經元的電子活性並啟動DAL內的蛋白質合成。這一連串的刺激,會改變DAL本身的結構與功能。而回憶的過程中,若再次接觸到當初學習的刺激,DAL會釋出電子訊號,加速蕈狀體內的電子活性。因此,藉由在一個複雜網路中的少數神經元(例如DAL)改變活性(例如蛋白質新生成),果蠅可以根據先前的經驗(記憶)來決定並調整自己的行為。

江安世表示:「透過找到各種『記憶神經元』,以確認更多『記憶蛋白質』。藉此,全盤地瞭解學習與記憶或是相關疾病的分子機制。也將利用各種最新發展的基因工具,來建構更完整的果蠅記憶神經網絡圖譜。而人腦是否也將記憶儲存在複雜網絡中的少數神經節點裡的蛋白質合成,則有待進一步的確認。」

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影響長期記憶形成 台灣發表

(中央社記者黃巧雯台北13日電)國內研究團隊以大量且有系統方式篩選果蠅腦內,哪些神經元的蛋白質合成參與長期記憶的形成,發現僅需要抑制腦內兩顆神經元蛋白質新生成,就可以成功阻斷長期記憶形成。

行政院國家科學委員會今天舉行「腦科學重大突破—台灣研究團隊發現儲存長期記憶的腦細胞」記者會,並宣布此項研究成果,已在10日以長篇完整論文的方式發表在Science(科學雜誌)期刊上。

清華大學腦科學研究中心主任江安世表示,由於果蠅許多生存基本的行為(例如:學習、記憶、專注力、睡眠與探索環境等)都與人類非常相似;同時這些行為也透過許多與人類相似的基因調控著。

他說,果蠅腦內的神經網絡比人腦簡單,讓科學家們能在果蠅身上建立完整且豐富的基因工具,並透過果蠅研究許多疾病分子機制,像是阿茲海默症、帕金森氏症等。

江安世指出,過去實驗證實,在各種動物身上都可觀察到,長期記憶的形成需要蛋白質生成。

為確定果蠅腦內哪些地方參與蛋白質的生成,他表示,研究團隊發展新的基因工具,以阻斷特定神經元的蛋白質生成。

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全球第一 台灣找到長期記憶腦細胞

中國時報【李宗祐╱台北報導】

科學界過去都認為,腦部蕈狀體是短期、中程及長期記憶的儲存中心。清華大學腦科學研究中心主任江安世領導研究團隊,在國科會和教育部支持下,長期研究果蠅腦部,領先全球發現控制長期記憶功能的腦神經細胞DAL。更讓人訝異的是,DAL並不在蕈狀體內,首度推翻科學界過去的長期研究認知,這項研究將有助醫學界研發治療各種腦疾與增進記憶力的新方法及藥物。

這項最新研究發現,上周在國際頂尖學術期刊《科學》發表後,隨即引起全球矚目。相對於國外研究團隊每年投資上億元新台幣,研究建構腦神經網路圖譜,研究經費是我國研究團隊的十倍,甚至是百倍以上,國科會副主委賀陳弘昨日忍不住以「拚裝車打敗保時捷」,形容江安世研究團隊領先全球發現儲存長期記憶神經細胞的卓越表現。

江安世表示,根據過去在各種動物實驗觀測發現,大腦儲存長期記憶與中短程記憶最大的差別,在於必須新的蛋白質形成。研究團隊於是利用基因工程逐一阻斷果蠅每個腦神經細胞的生成,發現只要抑制左右腦兩個DAL神經細胞形成新的蛋白質,就可以阻斷大腦儲存長期記憶,「這樣的結果讓我們非常驚訝,因為DAL不在蕈狀體內,推翻大家過去三十年研究認為長期記憶儲存在蕈狀體內的推論。」

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長期記憶關鍵細胞揭密 大腦病變露曙光

 

人腦神經細胞數以千億,以往科學家對人腦的長期記憶及形成了解有限,台灣研究團隊在與人腦功能相同的果蠅腦中發現稱為「DAL」的神經元,是影響長期記憶的關鍵,有助於人類各種行為的揭密,這項腦科學的重大突破也登上2月份Science國際期刊。(翁千惠報導)

神經科學家以往對長期記憶的理解僅在於長期記憶的形成必須由腦中某些細胞形成新生蛋白質,但對哪些細胞參與何種工作卻了解有限,由清大江安世教授帶領的跨領域研究團隊透過果蠅嗅覺記憶實驗發現只要抑制果蠅腦內兩顆神經元(DAL)蛋白質的生成就能阻斷長期記憶形成,同時也發現阻斷蕈狀體的神經元並不會阻斷長期記憶,也推翻了過去認為長期記憶儲存在蕈狀體的定見,江安世說,

『蕈狀體是形成長期記憶之前的運算中心,需要蕈狀體但不會儲存在這裡,經由果蠅腦袋裡單一細胞搜尋,初步發現抑制兩顆細胞的蛋白質形不會形成長期記憶。』

研究發現記憶形成的時候在蕈狀體內暫存的電子訊號就會刺激並啟動DAL內蛋白質的合成,江世安指出,透過找到各種如DAL的「記憶神經元」,可以確認更多的「記憶蛋白質」,推測其他如視覺、聽覺甚至如求偶等行為的長期記憶需要不同的DAL及網絡參與,並儲存在不同地方,可望使人類了解自己的腦袋機制更往前跨越一步。

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腦部科學新發現 台灣名揚國際期刊

【台灣醒報記者陳珮瑜台北報導】揭露記憶密碼、台灣腦科學研究重大突破!清華大學教授江安世和他的研究團隊最近找到大腦內儲存長期記憶的蛋白質,進一步推斷出長期記憶在大腦內形成的位置。此項發現不但有助於發展腦疾病治療,更有機會為智慧型電腦的設計帶來新契機。這項研究成果也登上最新一期的科學《Science》國際期刊。

從過去觀察證實,當動物在進行長期記憶儲存時,大腦某些基因會生成新的蛋白質。為了確認是大腦內那些地方參與了蛋白質生成,江安世研究團隊研發了新的基因工具來阻斷特定蛋白質的生成,並藉由阻斷後的結果來找出生成「長期記憶」蛋白質的基因位於何處。

江安世以電腦組裝為例,「當我們把電腦全部拆開後,只要移除某個零件,就知道會對此零件的卸除會影響電腦某部分的功能失效;同樣的,當我們阻斷某些蛋白質的生成,並成功阻斷長期記憶的形成,就可以知道是何種蛋白質,進一步推斷出製造蛋白質的位置。」

「我們很驚訝的發現,長期記憶的形成和提取可能比想像的簡單。」他進一步解釋,當記憶形成時,會啟動特定種類的蛋白質生成,進而改變某些神經元的結構和功能。而回憶的過程中,如果再受到當初學習的刺激,神經元會將原本儲存的記憶傳送至腦中央處理器,調整個體的行為。

江安世說,「透過找到各種記憶神經元,我們將可以確認更多記憶蛋白質,並可以更加瞭解學習、記憶或是相關疾病的分子機制。」他期望,此項研究不但有助於發展腦疾病治療,進而找出增強記憶力的方法,也能依此研究原理,設計出會自行思考的智慧型電腦。


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揚名國際!7年努力 清大團隊發現長期記憶腦細胞

生活中心/綜合報導

台灣研究又一揚名國際!清華大學講座教授江安世帶領的研究團隊,經過7年的努力,一一抽絲剝繭果蠅的十萬顆腦細胞,終於找到主宰長期記憶的細胞與基因,這項研究發現已經登上國際頂尖的「科學(Science)」期刊,這也是科學期刊首度刊出台灣的長篇研究論文,把台灣腦科學研究帶進國際領袖,令學界振奮。

長期記憶如何生成?怎麼儲存?推翻過去一般認為短、中、長期記憶都儲存於大腦蕈狀體中的說法,江安世的研究團隊從果蠅大腦中發現,透過CaMKII與period兩個基因活化,DAL腦神經細胞其實才是儲存長期記憶的關鍵角色。

江安世表示,長期記憶與短期記憶的儲存方式不同,需要合成新的蛋白質,改變腦部結構後,才記得住長期記憶,不過人類的腦細胞高達千億個,想要一一解碼,根本是不可能的任務,因此學習、記憶、探索環境等行為與人類類似,腦細胞又只有十萬顆的果蠅,成為最佳研究對象。

研究團隊自嘲是用最笨的方法,先花3年時間發展全新的基因工程技術,然後再逐一比對果蠅的腦細胞,監視當中的蛋白質合成,才得到爆炸性發現,而論文第一作者、DAL發現者的清大博士生陳俊朝和團隊之後更整整花了4年、每天埋首研究室超過10小時重複驗證比對。

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