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Science:长期记忆不是由短期记忆变来的!

2017-4-20 作者:基因小生   来源:医之道 我要评论1
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当我们拜访一个朋友,或去海滩时,我们的大脑会把一段短期记忆记录在大脑中名为海马的地方。这些记忆后来得到“巩固”——即转移到大脑的另一部分进行长期存储。这是关于记忆巩固的传统认识。但最近的一项研究颠覆了这种认识。

麻省理工学院的一项最新研究分析了这一过程所依赖的神经回路,首次揭示了记忆在海马和大脑皮层的长期存储位置上同时形成。不过,长期记忆会保持“沉默”达两周,然后才会到达成熟状态。

研究的通讯作者、皮考尔学习和记忆研究所RIKEN-MIT神经回路遗传学中心主任、皮考尔生物学与神经科学教授SusumuTonegawa表示,“这篇论文中的这个及其他结果为记忆的巩固提供了一个全面的回路机制。”

研究人员称,这些结果4月6日发表于《科学》杂志,可能会使得记忆巩固发生的主流模型发生一些修改。

本文的主要作者是研究科学家Takashi Kitamura、博士后SachieOgawa和研究生DheerajRoy。其他作者为博士后Teruhiro Okuyama和Mark Morrissey、技术助理Lillian Smith和前博士后RogerRedondo。

长期存储

从20世纪50年代开始,对著名健忘症患者HenryMolaison(当时只被称为患者H.M.)的研究发现,海马对于形成新的长期记忆至关重要。Molaison在试图帮助控制其癫痫发作的手术期间损伤了海马,术后不再能够存储新的记忆。然而,他仍然可以拥有手术前形成的一些记忆。

这表明长期的情景记忆(特定事件的记忆)被存储在海马之外。科学家认为这些记忆存储在新皮质中,这部分大脑还负责认知功能,如注意力和计划。

神经科学家提出了两个主要模型来描述记忆从短期到长期记忆的转移。最早的模型被称为标准模型,提出短期记忆最初仅在海马中形成并存储,然后逐渐转移到新皮层的长期存储区并从海马消失。

多重跟踪模型是一个较新的模型,提示有情景记忆的痕迹留在海马中。这些痕迹可能存储记忆的细节,但更全面的轮廓存储在新皮层中。

直到最近以前,还没有好的方法来检验这些理论。大多数以前的记忆研究是基于分析对某些脑区的损害如何影响记忆。然而,Tonegawa的实验室在2012年开发了一种标记印迹(engram)细胞的方法,这种细胞包含特定的记忆。这可以让研究人员追踪记忆存储和提取有关的回路。他们还可以通过使用光遗传学方法来人工再激活记忆,这种技术使他们能使用光线来打开或关闭靶细胞。

在发表于《科学》杂志的这项新研究中,研究人员用这种方法来标记恐惧条件反射期间小鼠的记忆细胞——即当小鼠进入一个特定舱室时,就给予小鼠轻度电击。然后,他们可以在不同的时间用光线人工再激活这些记忆细胞,以观察再激活是否会导致小鼠的行为反应(原地僵直)。将小鼠放到恐惧条件反射形成的舱室,促使它们自然地唤起记忆,研究人员还可以确定哪些记忆细胞是活跃的。

研究人员大脑的三个部分标记了记忆细胞:海马、前额叶皮质和基底外侧杏仁核,后者存储记忆的情感关联。

就在恐惧条件反射事件发生后一天,研究人员发现,事件的记忆被存储在海马和前额叶皮质的印迹细胞中。然而,前额叶皮质中的印迹细胞是“沉默的”——它们会在被光线人工再激活时刺激僵直行为,但不会再自然记忆唤起时激发。

“前额叶皮质已经包含了特定的记忆信息。”Kitamura说,“这与记忆巩固的标准理论相反,标准理论说记忆是逐渐转移的。其实记忆已经存在在那里了。”

在接下来的两周中,前额叶皮质中的沉默记忆细胞逐渐成熟,如它们的解剖和生理活动变化所反映的,直到这些细胞成为动物自然回忆事件所必需。到同一时期的最后,海马印迹细胞沉默,不再为自然回忆所需。然而,记忆的痕迹仍然存在:用光线再激活那些细胞仍然能使动物僵直。

在基底外侧杏仁核中,一旦形成记忆,印迹细胞就在整个实验过程中保持不变。这些唤起特定记忆相关情绪所必需的细胞,与海马和前额叶皮质中的印迹细胞相联系。

理论修正

研究结果显示,传统的记忆巩固理论可能不准确,因为记忆于训练当天在前额叶皮质和海马中快速同时形成。

“它们同时形成,但从那里走向不同的方向。前额叶皮质变强,而海马变弱。”Morrissey说。

需要进一步的研究来确定记忆是完全从海马细胞中消失,还是留下一些痕迹。现在,研究人员只能对印迹细胞监测两周左右,但他们正在努力调整技术,以工作更长时间。

Kitamura表示,他认为一些记忆痕迹可能会无限期地停留在海马中,存储着只是偶尔会被提取的细节。他说:“为了区别两个类似的情景,这个沉默的印迹细胞可能会重新激活,人们可以提取详细的情景记忆,即使在非常遥远的时间点。”

研究人员还计划进一步研究前额叶皮质成熟过程是如何发生的。这项研究显示,前额叶皮质和海马之间的联系至关重要,因为阻断连接这两个区域的回路阻止了皮质记忆细胞的正常成熟。

原始出处:

Takashi Kitamura, et al. Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory. SCIENCE07 APR 2017 : 73-78.



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所属期刊:SCIENCE 影响因子:37.205 期刊论坛:进入期刊论坛
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lovetcm

记忆保存在大脑什么地方,以什么形式保存?

(来自:梅斯医学APP)

2017-4-21 7:54:42 回复

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