NR2B基因

腦科學是21世紀國際上最具挑戰性和最活躍的前沿基礎學科之一，了解腦的奧秘，揭開學習、記憶和高級認知功能的機制，對哺乳動物尤其是人類的生存極為重要。於是研究小組通過檢測大腦編碼單元的活動狀態來解讀大腦在學習過程中記憶的形成。

因為人類大腦是一個由約140億個神經元組成的繁複的神經網路。因為“海馬”是一個與記憶密切相關的大腦結構，因其形似海馬而得名，它負責將人們新的經歷轉化為長期的記憶。

1999年美國普林斯頓大學的錢卓博士帶領的科研小組突破基因技術限制，成功創建出NR2B亞基前腦特異過量表達的轉基因小鼠。正是通過調節小鼠的海馬和前腦中的NR2B基因，製造了著名的“聰明鼠”，從而揭示了學習與記憶過程中的重要分子機制。

因為小鼠海馬腦區只有半粒米大小，為了儘可能多地觀測到單個神經元的活動情況，研究小組研製了世界上最輕巧的精細微電極推進器，把96根比頭髮還細得多的微電極插入小鼠的海馬區域，成功地記錄到了多達幾百個神經元的活動情況——傳統的方法在小鼠上只能記錄到幾個至二十幾個神經元。

然後在特定環境中給小鼠背部突然吹上一陣冷風因為小鼠對這樣的刺激會感到驚恐。另一種有趣的模式是，把小鼠放在特製的小電梯中做自由落體下降，如同人們在乘坐的電梯突然失控墜落的過程中所獲得的記憶會刻骨銘心一樣，小鼠對這種極其刺激的經驗也會印象深刻。“由於這些經歷能夠產生令人難忘的記憶，觀察發現，小鼠的海馬區對這種驚嚇刺激果然有著各種各樣的放電反應，根據它們的反應特徵，發現這些神經元組成了記憶編碼的神經網路單元，通過它們的激活狀態可以把任何一種驚嚇經歷轉化成一串二進位數字，這種數字化的編碼形式使得科學家們能夠對不同的個體乃至不同種群動物的大腦編碼活動進行直接的比較和分析。

大鼠是生物醫學研究比較理想的動物模型。因為有關大鼠生理、藥理和行為學方面已積累了大量的研究歷史資料；而且大鼠的身體大、腦體積也大，更適於進行高密度群體神經元在體記錄，有利於從神經元網路水平研究腦功能的機制。與此同時，人類的NR2B基因與大鼠、小鼠的NR2B基因非常相似。因此，對改善人腦的學習記憶功能的研究提供了理論指導依據。

許多研究已經表明N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體在突觸可塑性和學習記憶過程中起著重要的作用。特別是NMDA受體的NR2B亞基。1999年錢卓博士創建了NR2B亞基在前腦特異性過量表達的轉基因小鼠，並發現轉基因小鼠海馬腦區的NMDA受體通道開放時間延長，活性增加，其海馬CA1區突觸可塑性增強(表現為突觸對高頻刺激反應增強)。此外，NR2B轉基因小鼠在多種行為學測試中(水迷宮，聲音和場景恐懼條件化測試等)表現出更好的學習和記憶能力。這些結果表明NR2B亞基對於海馬腦區的突觸可塑性和相關的學習記憶是很重要的。

又利用T-迷宮的非匹配延緩任務(The delayed non match-to-sample，DNMS)和水迷宮任務，分別檢測NR2B轉基因模式大鼠的空間工作記憶和空間參考記憶能力。所獲得的研究結果是，NR2B轉基因模式大鼠的空間工作記憶和空間參考記憶能力得到顯著改善，結果表明了NR2B亞基在前腦的過量表達也能夠提高大鼠的學習和記憶功能。

科學家們認為，這將對腦科學的進一步發展起到重要作用，也對改善人腦的學習記憶功能提供了理論依據。