诺奖得主Nature光遗传学重要成果：让坏记忆变美好

　　

生物通报道 大多数的记忆都是与某种情感相关联：回忆你在海滩度过的一周有可能会让你感到快乐，而想起所受的欺凌则会引发更多的负面情绪。

来自麻省理工学院的一项新研究揭示了控制记忆与正面或负面情感关联的大脑回路。此外，研究人员还发现采用光遗传学（optogenetics）——一种利用光线来控制神经活动的技术，可以倒转特殊记忆的情感联系。

发表在8月28日《自然》（Nature）杂志上的研究结果，证实了连接海马和杏仁核的一个神经元回路在记忆与情感的联系中发挥至关重要的作用。研究人员称，这一回路有可能为开发新药物帮助治疗创伤后应激障碍一类的疾病提供了一个靶点。

领导这一研究的是诺贝尔生理医学奖得主Susumu Tonegawa，他当年获奖的原因是其在免疫系统抗体多态性的遗传学机制方面的成就，之后Tonegawa转行研究记忆的分子及细胞机制，创建了著名的麻省Picower学习与记忆研究所。

Tonegawa说：“在未来，或许有人能够开发出一些方法帮助人们更牢固地记住积极而非消极的记忆。”

麻省理工学院霍华德休斯医学研究所博士后Roger Redondo，以及生物学系研究生Joshua Kim是这篇论文的主要作者。

转换记忆

记忆是由许多的元素构成，它们储存在大脑的不同部位。记忆的内容包括事件发生的地点等相关信息储存在海马细胞中，而与记忆相关的情感则储存在杏仁核内。

以往的研究表明了记忆的许多方面，包括情感的联系都是可塑的。心理治疗师借此来帮助患有抑郁症和创伤后应激障碍的患者，但对于这样的可塑性潜在的神经回路却并不清楚。

在这项研究中，研究人员采用他们近期发明的一种试验技术标记编码特殊记忆的神经元探究了这种可塑性。为此，他们用光敏感通道蛋白(Channelrhodopsin)标记了在记忆形成过程中开启的海马细胞。从那一刻起，任何时候用光激活这些细胞，都可以让小鼠回忆起这群细胞所编码的记忆。

去年，Tonegawa的实验室曾利用这一技术在小鼠体验不同的经历时重新激活记忆的痕迹，给小鼠植入虚假的记忆（延伸阅读：诺奖得主Science新突破：植入记忆不再是科幻 ）。在新研究中，研究人员想调查记忆的内容与特殊情感相关联的机制。首先，他们利用他们的记忆痕迹标记方法标记了与奖励体验（让雄鼠与雌鼠交往）或不愉快的经历（轻微电击）相关的神经元。在第一组实验中，研究人员在海马齿状回标记出了记忆细胞。

两天后，小鼠被放置到大的矩形台上。在三分钟的时间里，研究人员记录了小鼠自然喜欢矩形台的哪部分。随后，小鼠接受恐惧实验，无论何时小鼠去到喜欢的一边就用光来刺激齿状回中标记的细胞。小鼠很快就开始避开此区域，表明成功激活了恐惧记忆。

他们对奖赏记忆也进行了再激活：让小鼠接受了奖励试验，无论何时它们去到不喜欢的一边就用光刺激它们，很快它们开始更长的时间待在那儿，回忆美好的记忆。

几天后，研究人员尝试去逆转小鼠的情感反应。对于最初接受恐惧实验的雄性小鼠，当它们与雌性小鼠在一起时，研究人员在12分钟的时间里激活了与恐惧记忆相关的记忆细胞。对于最初接受奖赏试验的小鼠，在它们接受电击时激活了记忆细胞。

接下来，研究人员再次将小鼠放在分作两个区域的大矩形台上。这次，最初接受恐惧实验，避开用激光激活它们的海马细胞时所在一侧的小鼠，现在开始更长的时间待在那一侧，表明愉快的情感联系替代了恐惧的情感联系。对于从奖赏试验转为恐惧实验的小鼠，也发生了这样的逆转。

改变联系

随后，研究人员完成了相同的一组试验，但这次标记的是基底外侧杏仁核（该区域与情绪处理相关）中的记忆细胞。这次，他们没有通过重激活这些细胞来诱导出转变。

研究人员说这表明，记忆联系编码在连接齿状回和杏仁核的神经回路中。恐惧记忆加强了海马记忆痕迹与杏仁核记忆编码细胞之间的联系，但当海马和编码积极情感关联的杏仁核细胞之间形成新的联系时此前的联系就会减弱。

Tonegawa说：“海马和杏仁核之间联系的可塑性在记忆的情感联系转换中发挥重要的作用。”

这些结果表明尽管对于情感齿状回细胞保持中立，个别的杏仁核细胞预先承担了编码恐惧或奖赏记忆。研究人员现正尝试发现这两种杏仁核细胞的分子标记。他们还调查了激起愉快的回忆对于抑郁症的影响，希望能够鉴别出一些药物新靶点来治疗抑郁症及创伤后应激障碍。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

R.L. Redondo et al., “Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram,” Nature, doi:10.1038/nature13725, 2014.