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Science:为什么有些记忆会串联?

2016/07/24 来源:生物探索
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导读
我们每天吃了什么、遇见了谁、做了哪些工作、看了那部电影……诸如此类的生活细节都会在大脑里留下痕迹,形成深浅不一的记忆。科学家们对于记忆的形成机制已经投入很多研究,也取得很多重大进展。但是,纷繁复杂的记忆之间如何互相串联、影响甚至于替代呢?

来自于多伦多儿童医院的研究团队以小鼠为模型,研究了大脑杏仁核区如何编码记忆。他们发现,6小时内形成的记忆由相同的神经元控制,而时间间隔较远的记忆则由不同的大脑神经细胞操控。这其中,还涉及神经元与相邻细胞竞争的过程。相关研究成果于7月21日发表在《Science》期刊。

“一些记忆会很自然的串联起来。”

文章作者 Sheena Josselyn举例表示,我们可能会记得生日聚会当天大家一起唱歌,最后有朋友喝多了。那么,这些片段是如何串联成线的呢?

当大脑形成一段记忆,这些信息会在中枢神经系统中留下一种记忆表象,我们可以依据这一表象对过往的事展开倒叙式的回忆。这一过程被科学家们定义为“印记”(engram)。

大脑外侧杏仁核主要负责对可怕事物的记忆,该区域的神经元被认为与掌控记忆印记的神经结构之间存在“竞争”。更为活跃或者转录因子 CREB(与长期记忆形成有关联)表达量更高的细胞会赢得这场竞争,然后形成其负责的记忆模式(可怕或者印记)。

相近时间段形成的不同记忆是否由相同的印记调控?Josselyn团队以小鼠为试验对象,先通过特定的声音加足底电击培训它们,随后再用另外一种声音配合足底电击训练。这会在小鼠大脑里形成两种记忆。当仅仅只有声音存在时,小鼠会因为有被电击的记忆而身体僵硬,这就意味着恐惧记忆已经在大脑形成了。最后,小鼠会被杀死,其大脑组织用于深入研究。

当老鼠第二种记忆被人为改变,即训练中只有音乐没有第二次电击,老鼠则不会出现僵硬的行为。但是奇怪的是,当听到第一次电击伴随的声音时,小鼠身体的僵硬程度同样减弱了。这一现象意味着,这两种记忆彼此有影响。

结果显示,如果这两段记忆形成的间隔时间仅为1.5至6小时,那么它们由相同的神经元调控。但是,如果间隔时间达到18至24小时,那么两段记忆分别由不同的神经结构控制。

随后,研究团队利用光遗传学技术控制小鼠杏仁核区域神经元的兴奋程度。他们发现,参与第一种记忆神经元结构被抑制后,第二种记忆也会受到负面影响。

研究人员发现,在竞争氛围中,外侧杏仁核区域的神经元很容易形成一个记忆印记,并影响邻近细胞,并会抑制其他负责第二种记忆的细胞,由此达成“赢者通吃”的大好局面。他们表示,将两段记忆串联起来很容易,但是让本已经连接的它们分开却很困难。

相近时间段里发生的事情,它们留下的记忆会互相交叠。一旦神经结构受损,容易造成记忆的紊乱,例如精神分裂症、阿尔兹海默症。

备注:文章参考自“Neurons Compete to Form Memories”。

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