Science揭示記憶形成機制

日期：2016-07-27 09:01:20

一些記憶似乎是聯系在一起的。想想你生命中一次重要的經歷。你或許也會記起大約發生在那個時候的另一個經歷，比如你在婚禮上交換誓言之后，你的朋友們在當晚的遲些時候跳起了令人印象深刻的舞蹈。這兩種記憶以某種方式似乎在你的腦海中關聯到了一起。

由病童醫院領導的一項研究探究了記憶之間的這種聯系，并闡明了某些記憶在大腦中是如何關聯到一起的。這項研究發布在7月22日的《科學》（Science）雜志上。

這項研究的負責人Sheena Josselyn博士和她的實驗室，多年來一直致力于研究大腦形成、儲存和組織記憶的機制。在以往的研究中，她的實驗室鑒別出了在小鼠中杏仁核中的神經元群（印記細胞）儲存了特異的記憶。杏仁核是在編碼重要記憶中起重要作用的一個腦區域。

杏仁核中有數千的神經元，那大腦是如何決定哪一神經元群來編碼一種特殊記憶的呢？Josselyn說：“我們發現杏仁核中神經元的興奮性發生了波動，當發生一個事件時最易興奮的神經元最有可能‘奪取’記憶。”

該研究發現在編碼一個記憶后，這些“印記”細胞仍然維持活化，數小時后它們的興奮水平才會下降。研究人員證實如果在這一窗口（小于6小時）內發生第二個事件，那么有關這一事件的記憶會編碼在同一神經元群眾。由此這兩個記憶編碼在同一細胞群中它們關聯了在一起。

如果第二事件發生在初次“印記”細胞活化和興奮的窗口外（例如一天后），第二事件的記憶會被編碼在不同的細胞群中。這兩種記憶不會關聯在一起，會當作完全獨立的事件被記住。

這篇論文表明，神經元的興奮性是決定兩種記憶是否關聯在一起的關鍵因素。通過人為操控神經元興奮性，該研究小組證實有可能將通常在不同杏仁核神經元群中的記憶關聯到一起。與之相反，他們證實還可能分離通常編碼在相同神經元群中的兩種記憶。

Josselyn說：“我們的數據開始揭示出了我們組織記憶的原理。”

研究的共同負責人Paul Frankland說：“這些結果可能與各種精神疾病有關聯。例如，了解記憶的關聯機制有可能提供一些線索，表明在諸如精神分裂癥一類的疾病中它們是如何錯誤連接的。”

眾所周知，體育鍛煉對大腦有好處，但是如何做到的呢？在《eLife》雜志上發表的一項研究中，科學家解釋了“肌肉運動如何能影響大腦的生物學”。關鍵的溝通因子是D-beta-hydroxybutyrate (DBHB)，脂肪酸代謝的一種產物，可介導表觀遺傳學變化來上調腦源性神經營養因子（BDNF）的編碼基因。

科學家們以往懷疑快速動眼睡眠對于記憶很重要。加拿大麥吉爾大學的Richard Boyce和同事們采用一種精妙的方法來打斷了小鼠的快速動眼睡眠。利用一種叫做光遺傳學的技術，研究人員阻斷了快速動眼睡眠過程中海馬內（與記憶相關的腦結構）稱作為θ波的腦振蕩。這種光觸控意味著小鼠在睡著的同時海馬中有較少的快速動眼睡眠相關θ波。相關論文發表在2016年7月26日5月的Science雜志上。

MIT的神經科學家在2016年3月16日的Nature雜志上報告稱，處于阿爾茨海默氏癥早期的小鼠能夠像正常小鼠那樣形成新記憶，但在數天后便無法記起它們。此外，研究人員能夠利用光遺傳學（optogenetics）人為地刺激這些記憶，表明只需一點幫助仍然可以找回這些記憶。盡管當前光遺傳學不能應用于人類，這些研究結果提出了一種可能：在未來可以開發出一些治療方法來逆轉早期阿爾茨海默氏癥中所見的記憶喪失。