記憶假象！科學家成功讓小鼠產生了它沒有體驗過的嗅覺記憶，我的期末考試什麼時候可以安排一下呢丨科學大發現
前兩天奇點糕看到一條微博熱搜，說是繼把豆製品做出肉味來「欺騙味覺」之後，科學家開始試圖做出「人造奶」來進一步欺騙味覺了。
其實，這種程度的「欺騙味覺」不算啥，好歹嘴巴也是真的吃到東西了。還有更過分的。
來自加拿大多倫多兒童醫院的的科學家們想了個辦法來「欺騙嗅覺」，他們用光照刺激小鼠的嗅覺感覺細胞和神經細胞，幾乎完全複製了小鼠的嗅覺和痛覺反應，等於給小鼠「植入」了一段關於氣味的記憶，小鼠啥都沒聞到，就已經對某種氣味產生抵觸情緒了。研究發表在《自然·神經科學》上[1]。
小鼠：這波虧了~
通訊作者Sheena Josselyn博士
記憶，這個聽上去很浪漫很有故事性的東西，說白了就是大腦特定區域的一段神經活動編碼。科學家們已經知道了神經元之間信息傳遞是靠突觸小體把化學信號轉化成電信號、軸突傳遞電信號了，還逐漸摸清了特定感覺反應所對應的神經元活動，開始對「植入記憶」這種酷炫的事情蠢蠢欲動。
既然是要人工製作一段「假記憶」，當然得搞清楚「真記憶」是如何產生的。研究剛開始，先定一個小目標，研究人員挑了一種產生模式相對簡單的記憶——嗅覺記憶。
嗅覺受體有很多種（動物的嗅覺受體種類一般1000種往上吧），每種嗅覺受體負責的氣味種類不同。找到氣味所對應的特定嗅覺受體，就找到了嗅覺產生的第一步。
為了方便，我們把實驗涉及到的兩種氣味稱為氣味A（乙醯苯酮）和氣味C（香芹酮）。
研究人員首先驗證了，我們即將接受「記憶植入」的主人公——小鼠，對這兩種氣味的態度持中，不偏也不倚。接下來的訓練中，研究人員在小鼠聞到氣味A的時候，電擊小鼠的爪子，小鼠感受到疼痛，逐漸對氣味A產生了厭惡感。之後再在氣味A和氣味C之間進行選擇，就會毫不猶豫地選擇氣味C了。
嗅覺感覺神經元M72表達的嗅覺受體對應氣味A，研究人員使M72表達紫紅質通道蛋白2（ChR2），讓其對光照變得敏感，然後用光刺激小鼠的M72神經元，並同時電擊小鼠的爪子。果然，經受了這些的小鼠對氣味A產生了心理陰影，面對氣味A和氣味C，果斷氣味C。
也就是說，小鼠在之前沒有聞到過氣味A的情況下，由於光照對M72神經元的刺激，所以對氣味A有了不好的記憶（氣味A：委委屈屈）。這段「假記憶」的植入，初步成功了。
小鼠在M72光照刺激（CS）、電擊刺激（US）之間被各種排列組合，之後在A和C之間做出選擇
接下來，研究人員想把對「厭惡感」的記憶也複製一下。
大腦的外側韁核（LHb）到腹側蓋區（VAT）的投射負責調節厭惡情緒[2]。研究人員們故技重施，先是使這部分的神經元表達紫紅質通道蛋白，讓它們對光照敏感，並對這些神經元進行光照，試圖也引起小鼠的厭惡情緒。
在訓練過程中，小鼠M72接受光照刺激來對「獲得」氣味A的記憶，LHb—VTA接受光照刺激來「獲得」厭惡感的記憶。經過為時一天的訓練，雖然小鼠之前並沒有聞到過氣味A，爪子也沒有受到過電擊，但是在第一次聞到氣味A的時候就主動選擇了迴避。
小鼠的M72和LHb—VTA同時接受光刺激（左），才會對氣味A產生躲避
負面記憶「植入」成功，研究人員又試了試積極的記憶。
這一次，光照刺激的部位是背外側被蓋核（LDT）到VAT的投射部分，這是介導獎勵信號的地方[2]。研究人員同時對小鼠的M72進行光照刺激，並在對照組中，給了聞到氣味A的小鼠食物獎勵。結果表明，沒有聞過氣味、吃到食物的小鼠，在經過光刺激之後也會對氣味A產生偏向性，被氣味A所吸引。
研究人員還進一步評估了小鼠大腦相關基因的表達，發現獲得「植入記憶」的小鼠和擁有真實記憶的小鼠基因表達高度相似，二者激活了類似的神經迴路。
真實記憶（上）和植入記憶（下）的大腦基因表達相似
人工記憶植入成功的標準是：1）植入過程應該全部發生在大腦內部；2）植入記憶是否成功，應該通過外部感官的反應來證明[3]。按照這個標準來說，這次的「嗅覺記憶植入」是大獲成功的。
當然了，現在只是植入了一段非常簡單的記憶，這個技術最終會發展成什麼樣子呢？似乎到了開腦洞的時候了~
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參考文獻：
[1] Gisella V, Lina M. T, Sara M, el. Memory formation in the absence of experience[J]. Nature Neuroscience, 2019.DOI:10.1038/s41593-019-0389-0
[2] Lammel S, Lim B K, Ran C, et al. Input-specific control of reward and aversion in the ventral tegmental area[J]. Nature, 2012, 491(7423): 212-217.DOI:10.1038/nature11527
[3] Martin S J, Morris R G. New life in an old idea: the synaptic plasticity and memory hypothesis revisited.[J]. Hippocampus, 2002, 12(5): 609-636.DOI:10.1002/hipo.10107
本文作者 | 王雪寧
頭圖來源：iflscience.com
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