Science：揭示記憶儲存在印跡神經元突觸中

06-19

原標題:Science：揭示記憶儲存在印跡神經元突觸中

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根據一項新的研究，當形成記憶時，某些神經元之間形成更大的更密集的連接。相關研究結果發表在2018年4月26日的Science期刊上，論文標題為「Interregional synaptic maps among engram cells underlie memory formation」。

圖片來自D-Keine/iStock。

科學家們長期以來一直試圖理解大腦在何處和如何儲存記憶。在20世紀初，德國科學家Richard Semon創造了術語「印跡（engram）」來描述大腦中記憶的物理表徵。隨後，在20世紀40年代，加拿大心理學家Donald Hebb提出當神經元編碼記憶以及在共活化記憶或印跡之間形成的連接（也被稱作突觸）時，神經元就得到強化了---這一理論被廣泛地轉述為「一起放電的神經元連接在一起（fire together, wire together）」。這兩種觀點已成為記憶研究的基石---並且在它們首次出現後的幾十年中，科學家們已經積累了大量支持它們的證據。

韓國首爾國立大學神經科學家Bong-Kiun Kaang說，「Donald Hebb提出儲存記憶的關鍵部分不是印跡細胞（engram cell），而且印跡細胞之間形成的突觸。」不過，他補充道，儘管很多間接證據表明突觸形成過程是記憶形成的基礎，比如證實長時程增強（long-term potentiation，即兩個同時活化的神經元之間形成增強的連接的過程）的研究，但是缺乏直接證據。

Kaang說，其中的一個關鍵問題是缺乏直接觀察這個過程的工具。為了克服這個限制，他和他的同事們將一種含重組DNA---為印跡細胞和非印跡細胞編碼不同顏色的熒光蛋白---的病毒注射到小鼠的大腦中。

利用這種技術，Kaang團隊能夠確定哪種類型的細胞與突觸後神經元（postsynaptic neuron）之間形成連接。不過，開發這種技術並讓它在實驗中能夠發揮作用是一個艱苦的過程，花了他們近十年的時間。

在這項研究中，Kaang和他的團隊首次將這種重組DNA注射到小鼠的海馬體（參與記憶形成的一個關鍵的大腦區域）中。隨後，他們利用恐懼條件反射實驗教導這些小鼠將特定環境與電擊相關聯在一起。

當在顯微鏡下研究這些小鼠的大腦時，這些研究人員觀察到印跡細胞之間形成的突觸得到強化。印跡細胞之間的樹突（一種神經元投射，突觸就是在樹突上形成的）要比印跡細胞與非印跡細胞或兩個非非印跡細胞之間的那些樹突更為密集和更大。此外，當他們對接受較弱電擊的小鼠和接受較強電擊的小鼠進行比較時，他們發現在接受更強電擊的小鼠中，突觸連接變得更強。

這項研究通過證實一小組海馬體神經元在學習期間連接在一起而形成新的記憶，從而推動了之前的研究取得進展。這項新研究與其他的研究一起證實人們對記憶的很多觀點都適應於真實的世界。