DNA甲基化与蛋白质合成在蜗牛记忆痕迹存储与交互中的关键作用及分子机制研究

本文深入探讨了不同记忆痕迹在蜗牛体内的独立存储与交互机制，揭示了NMDA受体介导的记忆再巩固特异性、DNA甲基化（DNMT）对潜在记忆的维持作用，以及蛋白质合成在记忆恢复与更新中的时序依赖性，为理解记忆的分子与表观遗传调控提供了创新视角。

　　

章节亮点 (Highlights)

研究对象 (Subjects)

实验采用葡萄蜗牛（Helix luculum L.），平均体重27±0.8克。所有蜗牛在实验前及间隔期均饲养于“家园箱”中，自由获取植物性食物和水。训练前禁食三天，且每只动物仅用于一个实验系列。

两种条件性食物刺激的长期厌恶记忆形成与维持

未训练蜗牛对多种食物刺激（如生胡萝卜、熟胡萝卜、香蕉或苹果）的平均摄食反应潜伏期为20–35秒（图1 A, B）。对照组蜗牛（n=20）经过连续三天训练后对生胡萝卜（CS控制组，CS-c）产生排斥。训练期间，蜗牛对CS-c的反应潜伏期逐渐延长，共接受5–6次（5.8±0.4）CS-c与 unconditioned stimulus（US）配对呈现。训练两天后，动物接受生理盐水注射并接受记忆提醒（reminder）测试。

讨论 (Discussion)

本研究及既往工作（Kozyrev and Nikitin, 2010; Nikitin et al., 2017）表明，蜗牛能对两种食物形成厌恶记忆。为排除记忆非特异性形成的可能性，我们通过在其再巩固阶段使用遗忘剂（amnestic agent）探究了记忆的选择性破坏。结果发现，在仅对一种刺激进行记忆提醒前注射NMDA受体拮抗剂，可选择性破坏该刺激的记忆，而另一种刺激的记忆保持完整。这表明两种记忆的存储机制是独立的，且可能涉及同一神经元集群内的不同突触（Abdou et al., 2018; Bailey et al., 2015）。当两种记忆的再巩固同时被破坏时，则引发顺行性遗忘（anterograde amnesia），表现为后期阶段即使重复训练也无法形成长期记忆。

有趣的是，在DNA甲基转移酶（DNMT）抑制剂存在下进行缩短的再训练，可促进一种刺激的记忆恢复，而另一种刺激的记忆仍保持遗忘状态，提示潜在记忆痕迹通过DNA甲基化得以维持。此外，在DNMT抑制剂作用下进行新食物厌恶训练，可引发旧刺激记忆的自发恢复（于训练后次日测试），而無DNMT抑制剂时则无此现象。

进一步研究发现，在新训练前施用蛋白质合成抑制剂会抑制旧记忆的恢复，而训练后施用则阻止新记忆的形成。这表明蛋白质合成在新旧记忆交互中具有时序特异性作用。这些结果揭示了同一神经元集群内记忆痕迹的独立分子与表观遗传机制，以及新信息通过特定蛋白质合成和DNA甲基化过程重新激活潜在记忆的能力。

结论 (Conclusion)

我们的研究表明，基于特定分子机制，不同相关记忆可在同一神经元集群内编码且互不干扰。另一方面，新信息与既有记忆关联之间可建立功能连接，这可能代表了联想认知（associative cognition）的基本机制之一——新知识的获取激活旧有知识，从而形成更复杂的认知网络。