Cell子刊解读！科学家成功揭示大脑记忆形成的分子机制！

2020年10月21日 讯 /生物谷BIOON/ --试想一下去一家你从未去过的咖啡馆，你会记得新环境，但当你一次又一次去这家咖啡馆的时候，或许很少会在大脑中形成新的记忆，只有改变的东西才会让你真的难忘，目前研究人员并不清楚这种长期记忆被调节的分子机制，近日，一项刊登在国际杂志Current Biology上题为“Ventro-dorsal Hippocampal Pathway Gates Novelty-Induced Contextual Memory Formation”的研究报告中，来自奥地利科学技术学院等机构的科学家们通过研究揭开了记忆形成的新基石，文章中研究人员研究了大脑中海马体区域的特殊信号通路，同时还揭示了该通路如何控制机体经历新环境时形成的新记忆。

海马体是大脑中的中心区域，其在将来自短期记忆的信息转移到长期记忆中扮演着关键的角色，在海马体众多相互交错的部分中，研究人员重点对苔状细胞（mossy cells）之间的相互连接进行了研究，苔状细胞能接受关于环境和所谓的颗粒细胞的感觉输入新信号，在诸如阿尔兹海默病等疾病中，大脑的这部分区域是最先受到影响的部分之一。

图片来源：Ryuichi Shigemoto

文章中，科学家们使用了四种不同的方法来进行该项研究，首先他们将海马体置于显微镜下来研究什么样的结构能促进苔状细胞连接到颗粒细胞上，从而就能揭示许多复杂的关联；其次，研究者利用钙成像技术来实时监测神经元的活性，因为这些被遗传修饰的细胞被激活时其就会发光，当将动物暴露在一种新环境中几天后，苔状细胞向颗粒细胞发送的信号的活性首先会升得很高，随后就会变得越来越低，当研究者将小鼠置于另外一种新环境时，这种信号活性就会开始升高，这就表明，这些神经元或许与处理新环境信号的输入有着特殊的关联。

随后研究人员追踪了特殊信号在神经元中留下的痕迹，这些细胞中的神经活性能够诱发特定基因的表达，这就意味着会产生相应的编码蛋白质，而且其活性越强，所产生的蛋白质就会越多，而在颗粒细胞中，研究者发现了这种蛋白质的产生每期或与苔状细胞的活性直接相关。研究人员利用行为研究观察了海马体中的信号通路对大脑记忆形成的影响效应，这一点尤为重要，因为阐明记忆形成和机体行为之间的关联或能告诉我们关于很多大脑功能的信息，研究者将动物模型置于一种新环境中，并使用了一种负向的感官刺激，随后小鼠很快就会学会将新环境与不愉快的感觉联系起来，同时研究者还测定了小鼠在新环境中的负面反应状况。

当研究者利用药物来抑制苔状细胞（接受来自新环境的信号）的活性时就会对其进行负向调节，结果发现，小鼠并不会记得新环境和不愉快感受之间的联系，此外，当小鼠首先习惯新环境并根据状况进行调节时，其机体并不会激活苔状细胞，而且研究者也并未发现环境和对小鼠冲击之间的关联。从另一方面来讲，如果人为地激活苔状细胞，即使小鼠已经适应了新环境，这种关联仍然会形成，这或许就清楚地揭示了海马体中的苔状细胞是如何对新的输入信号产生反应并且诱发小鼠机体产生新的长期记忆的。

那么人类大脑中是否存在完全相同的过程，目前对于科学家们而言还是一个疑问，但当前的研究发现或许是帮助理解最复杂器官（大脑）这一部分功能最重要的一步，研究者认为他们未来总有一天能揭开影响大脑记忆的神经变性脑部疾病的发病机制，但这或许还需要一段时间。研究者表示，目前该领域的研究非常激烈，而且新的发现层出不穷，目前关于新记忆的形成有很多争议，而且本文研究发现也印证了一种现有的假设，从而就为后期科学家们进行更为深入的神经科学领域研究及深入理解大脑的功能奠定了一定的基础。

只有通过研究动物执行特殊行为时的大脑功能或许才能够理解大脑是如何储存和加工信息的，目前除了体外或硅片模型外并没有其它方法能作为替代研究手段；当然了，后期研究人员还会继续深入研究更好地理解大脑中记忆形成的过程。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Felipe Fredes，Maria Alejandra Silva，Peter Koppensteiner， et al. Ventro-dorsal Hippocampal Pathway Gates Novelty-Induced Contextual Memory Formation. Current Biology. Published：October 15， 2020. DOI：10.1016/j.cub.2020.09.074

【2】Remembering novelty： Researchers work to better understand process of memory

by Institute of Science and Technology Austria