讀取路徑≠儲存路徑？Cell新研究顛覆記憶讀取機制

當我們有了新體驗時，記憶就會儲存在海馬體及其他腦區相連的神經環路中。每個神經元簇可以存儲記憶的不同方面，比如事件發生的位置或與之相關的情緒。研究記憶的神經科學家一直認為，當我們召回這些記憶時，我們的大腦就會開啟與最初記憶形成時相同的海馬環路。然而，麻省理工學院（MIT）的神經科學家首次表明，記憶召回需要一個「繞道」環路，它不同於原始的記憶形成環路，而是從其中分支出來。這項顛覆傳統觀點的研究發表在8月17日的Cell期刊上。

「這項研究解決了大腦研究中最基本的一個問題——即情景記憶是如何形成和召回的，答案令人意想不到：記憶形成和召回時的神經環路並不相同。該研究的資深作者，Picower學習與記憶研究所RIKEN-MIT中心主任Susumu Tonegawa（利根川進，曾因「發現抗體多樣性的遺傳學原理」而獲1987年諾貝爾生理學或醫學獎）說。

這一獨特的記憶環路在脊椎動物中從未見過，不過去年發表的一項研究發現在蠕蟲秀麗隱桿線蟲中存在相似的記憶環路。

圖片來源：Cell

海馬體中的未知的區域

海馬體被劃分為幾個不同的記憶相關功能的區域，其中大部分區域都已經被科學家們所了解，但是一個名為下托（subiculum）的小區域卻很少被研究。Tonegawa的實驗室著手研究這一區域，通過基因改造小鼠，研究人員可以利用光來控制小鼠下托神經元的開關。他們使用這種方法在一個恐懼-條件事件中控制記憶細胞：讓小鼠處在一個特定的房間的同時，給予它們輕微的電擊。

先前的研究表明，編碼這類記憶涉及到一個海馬區域——CA1中的細胞，然後CA1將信息傳遞給另一個大腦結構——內嗅皮層。在這些腦區，一小部分神經元分被激活，形成所謂的記憶痕迹（engrams）。

Tonegawa說:「人們認為，參與形成記憶痕迹的環路與在記憶召回過程中涉及的神經環路是一樣的。」

然而，科學家們之前已經確定了CA1先繞到下托，然後再連接到內嗅皮層的解剖學連接。這一環路以及下托的常規功能都是未知的。

在一組小鼠中，MIT的研究人員在小鼠經歷恐懼條件時抑制下托神經元，這對它們之後回想恐懼體驗的能力沒有任何影響。然而，在另一組實驗中，研究人員在恐懼條件發生之後，小鼠被放回原來的房間時抑制下托神經細胞的活動。這些小鼠並沒有表現出通常的恐懼反應，這表明它們的記憶召回能力受損。

這就證明，涉及下托的繞道環路對於記憶召回是必須的，但在記憶形成過程中卻不需要。其他的實驗發現，從CA1到內嗅皮層的直接環路對於記憶召回不是必要的，但在記憶的形成中是必需的。

Tonegawa說:「最初，我們沒有預料到結果會是這樣。我們只是想探究一下下托的功能是什麼。」

平行環路可能是為了更好地編輯記憶

為什麼海馬體需要兩個不同的環路來形成記憶和召回記憶？研究人員給出了兩種可能的解釋。一是這兩種環路的相互作用使得編輯或更新記憶變得更加容易。當記憶召迴環路被激活時，記憶形成環路的同步激活會允許新的信息被添加。

繞道環路的另一個可能功能是幫助刺激長時程應激反應。研究人員發現，下托連接到下丘腦中的一對結構——乳頭體，後者刺激釋放應激激素——皮質類固醇。這個過程至少發生在恐懼記憶被召回的一小時之後。

研究人員表示，雖然他們發現了涉及情感成分（包括積極和消極）記憶的雙環路系統，但該系統很可能涉及到任何類型的情景記憶。

研究人員稱，這些發現可能與阿爾茨海默病也存在一定關聯。去年， Tonegawa實驗室的一些人發現，早期老年痴呆症的小鼠在召回記憶時出現困難，但仍然能夠形成新的記憶。這項新研究表明，下托環路可能對阿爾茨海默病具有影響，不過研究人員尚未對此進行研究。

參考資料：

Distinct neural circuits for the formation and retrieval of episodic memories

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