《细胞》重磅：促进长期记忆形成的关键区域，终于找到了！

我们都知道，记忆在海马体中形成，在皮层中长期储存。

可是，这中间遗漏了关键环节——大脑是如何从众多记忆中精选出“珍藏版”记忆的呢？

以现有的技术，我们还无法实现连续数周监测大脑多个区域的活动。因此，虽然能够得知初始记忆和长期记忆被大脑保存在何处，但初始记忆向长期记忆的转化过程，仍然很难窥探到。

美国洛克菲勒大学的Priya Rajasethupathy及其同事们借助虚拟游戏技术和开发的全新脑成像技术，实现了对小鼠多个脑区的单个神经元活动进行长期监测。他们发现，前丘脑是巩固记忆的关键区域，记忆在海马体形成后，由前丘脑进行挑选并整理，传递给皮层成为长期记忆[1]。

文章于近日发表在Cell期刊上。

论文首页截图

VR游戏很多人都十分熟悉，这是一种利用虚拟现实技术创建的游戏。通过头部追踪、手柄等设备，玩家进入虚拟现实环境进行操作，例如探索攀爬、射击、解谜等，获得身临其境的体验。

在这项研究中，为了方便使用长时间监测小鼠的情景记忆与大脑活动，研究者们便给小鼠精心设计了一场VR游戏。

小鼠戴上设备后，进入虚拟迷宫游戏。在这场游戏中，小鼠的不同路线决策会获得不同程度的奖励或惩罚，最终到达终点。与此同时，在游戏外的现实世界里，研究者们让小鼠在一个被固定好的球体上奔跑，通过其奔跑速度、舔舐行为（体现对奖惩的预期）来判断小鼠的学习和记忆能力。

实验设计

结果发现，经过5天奖赏训练后，小鼠不仅学会了往哪些区域跑会得到非常高的奖赏以及低奖赏、惩罚，并在短期内（训练结束后的6天内）可以很好地记住这些不同路线。比如，在前往惩罚区时会放慢速度，而前往奖赏区时会加速或舔舐嘴巴。

然而在近一个月后，小鼠只会向迷宫中那些能够获得高奖赏的区域奔跑，这意味着小鼠的大脑里只留下了和高奖赏相关的记忆，而其它奖惩相关的路线就无关紧要了。

不过，当抑制海马体时，小鼠无法学习并形成短期记忆；抑制皮层时，则无法形成长期记忆，这验证了之前的观点。

抑制海马体后，学习和短期记忆能力缺失（B、D）；抑制皮层后，长期记忆能力缺失（F）

进一步研究表明，前丘脑是记忆的重要纽带。前丘脑不仅能够直接投射到皮层，也可以接受海马体的直接投射。另外，对小鼠大脑在生成和储存不同奖赏记忆时，其神经活动的差异进行对比后发现，不同于海马体和皮层，前丘脑产生了特有的记忆相关信号。

值得注意的是，临床上，前丘脑受损的患者可能会出现不同程度的逆行性遗忘症，例如健忘综合征（科萨克夫综合征）的患者。这激发了研究者们的好奇心。

随后，研究者们发现，使用光遗传学技术抑制前丘脑时，小鼠的初始记忆形成不受影响，但是长期记忆的形成受阻碍。相反，刺激前丘脑时，会有更多的初始记忆被精选为“典藏版”记忆。

刚才提到，面对高、低程度奖赏以及惩罚，小鼠最后只会保留与高奖赏相关的记忆，奔着高奖赏的路线而去。而刺激前丘脑后，小鼠对奖赏也不挑剔了，一段长时间后，高、低奖赏相关的路线都被牢牢记在脑子里，形成长期记忆。

不仅如此，结合他们开发的新技术，研究者们对小鼠前丘脑、海马体和皮层中的单个神经元进行成像，实时观察并记录初始记忆形成以及长期记忆转化过程中这些神经元的活动。

结果显示，在小鼠形成初始记忆后，前丘脑-皮层之间有一群神经元活动逐渐加强，大概2周时达到峰值，经鉴定发现这些神经元与长期记忆形成相关；而在此期间，海马体-前丘脑、海马体-皮层之间的神经元活动，并没有什么变化。

这些说明，海马体形成初始记忆后，将记忆交付给了前丘脑；接着，前丘脑在一定时间内从这些记忆中挑选有价值的进行整理，传递给皮层以长期保管。而且根据上述结果可以看出，形成初始记忆后的2周内，是前丘脑最繁忙的时候，2周后大部分记忆已经完成“归档”。

《细胞》期刊封面：前丘脑神经元在归纳记忆

随着日新月异的技术发展、人们的认知提升，神经学中的许多难题迎刃而解，是时候让我们的大脑对自己有个深刻的认知了。研究者们表示，未来将进一步探索前丘脑到底是如何判断一段记忆是否值得“珍藏”。

所以看到最后，这篇文章、这项研究成果，是在你的海马体中悄悄溜走，还是被前丘脑“精选”为长期记忆，入驻大脑皮层了呢？