中国科学家描绘大脑记忆印迹的形成与更新

科学家已经揭示了被称为记忆印迹的特殊神经元网络如何在不同大脑区域对记忆进行编码、巩固、泛化和更新。《Genomic Press》的这篇综述重点介绍了形成记忆痕迹的细胞机制，以及这些机制如何随着时间的推移使记忆变得更加泛化，为解决记忆障碍问题提供了有希望的途径。

　　

在《Genomic Press》今日发表的一篇特邀思想领袖综述中，研究人员描绘了大脑形成、巩固、泛化和更新记忆的动态细胞机制。这一科学综合研究为记忆如何在大脑中编码以及随时间变化提供了有价值的见解，对创伤后应激障碍（PTSD）等疾病具有重要意义。

寻找记忆痕迹
神经科学最基本的问题之一是大脑如何存储、泛化和更新记忆。人们认为，记忆是通过称为记忆印迹的神经元集合的生物物理和分子变化来存储的，这些记忆印迹分布在不同的大脑区域。这些记忆印迹是稀疏分布的神经元群体，在学习过程中经历持久的物理或化学变化，形成我们经历的生物学表征。

“对记忆的机制基础 —— 理查德?西蒙所称的‘记忆印迹’的探索一直持续到今天，” 该综述的通讯作者、山东大学的Zhe-Yu Chen教授解释说，“通过现代神经科学技术，我们对记忆印迹的理解已经从理论抽象转变为生物学现实。”

神经科学突破使记忆可视化成为可能
该综述详细介绍了最近的技术进步如何改变了我们研究记忆的能力。现代技术现在允许科学家标记、追踪甚至操纵参与形成和检索记忆的特定神经元。

“将基于即早基因的标记与光遗传学操纵相结合的先进方法，使识别和控制编码特定记忆的神经元集合成为可能，” 该综述的合著者Shuai-Wen Teng博士指出，“这一技术突破使我们能够在细胞水平上观察记忆的运作。”

科学家现在可以直观地识别在记忆形成和检索过程中哪些神经元被激活。更值得注意的是，他们可以人工激活这些神经元来诱导记忆回忆，即使在没有正常感觉线索的情况下也是如此。这意味着研究人员可以通过刺激正确的细胞有效地 “开启” 一段记忆。

记忆分配与形成
该综述解释了在初始编码过程中神经元是如何被选择成为记忆痕迹的一部分的。这种选择不是随机的 —— 在学习时兴奋性较高的神经元更有可能被招募到记忆集合中。

“这就像神经元之间的竞争，” Shuai-Wen Teng博士继续说道，“基线兴奋性升高的细胞在学习过程中表现出优先激活，并不成比例地融入记忆编码集合中。”

这一过程由一种称为 CREB 的转录因子调节，它增强内在兴奋性和树突棘密度。当一个神经元的 CREB 活性较高时，它就更有可能被招募到记忆印迹中。

记忆随时间如何变化
该综述的一个有趣方面探讨了记忆在巩固过程中如何转变。新记忆最初依赖海马体，但通过称为系统巩固的过程逐渐转向更多地依赖皮层。

“在初始突触稳定后，记忆经历系统巩固，在数天到数年的时间里从依赖海马体转变为依赖内侧前额叶皮层存储，” Chen博士解释说，“这使得海马体记忆印迹能够保留情景性、特定于情境的细节，而内侧前额叶皮层集合则编码更概略、更泛化的表征。”

这一自然过程解释了为什么记忆通常会随着时间的推移变得更加泛化，失去特定细节而保留核心概念。这一基本的大脑机制支持学习，但当恐惧记忆变得过度泛化时，也会导致创伤后应激障碍等疾病。

记忆泛化与焦虑障碍
研究人员详细介绍了记忆泛化虽然是一种将过去的学习应用于新情况的适应性过程，但在创伤后应激障碍和焦虑障碍等情况下可能会变得适应不良。

海马体在维持记忆特异性方面起着关键作用。当这一功能受损时，可能是由于压力暴露或信号通路改变，记忆可能会过度泛化，导致不适当的恐惧反应。

“恐惧过度泛化代表了对非威胁性刺激或中性环境的适应不良行为反应，” Chen博士解释说，“这一现象是广泛性焦虑障碍、恐慌症和创伤后应激障碍等焦虑谱系障碍的标志性特征。”

研究人员概述了驱动记忆泛化的几种机制，包括压力诱导的海马体和杏仁核回路的变化。了解这些机制可能会为焦虑障碍带来有针对性的干预措施。

记忆更新与修改
该综述还探讨了现有记忆如何用新信息进行更新。当记忆被重新激活时，它们会暂时变得可塑，允许它们融入新数据或情感背景。

“记忆更新是一个基本过程，使生物体能够适应新信息，修改现有知识，并将新体验与预先存在的记忆整合，” Shuai-Wen Teng博士说，“海马齿状回记忆印迹相关的效价可以双向逆转。”

这为通过修改创伤性记忆的情感关联来治疗情感障碍提供了令人兴奋的可能性。是否可以开发出专门针对记忆印迹的疗法，在不抹去记忆本身的情况下减少其情感影响？这仍然是一个具有重大临床潜力的活跃研究领域。

记忆研究的未来
该综述概述了研究人员仍在努力回答的几个未解决问题。记忆形成过程中的核变化究竟如何与特定突触连接的强化联系起来？在不同的记忆过程中，是什么机制驱动神经元加入或离开记忆印迹网络？大脑如何维持记忆稳定性和灵活性之间的微妙平衡？

“我们对无意识状态下记忆印迹离线激活的内在机制完全缺乏了解，” Chen博士指出，“了解记忆表征如何随着时间的推移根据我们的经验和内部状态而变化，是未来研究的一个关键领域。”

Dynamic memory enqrams: Unveiling the celular mechanisms of memory encoding, consolidation, generalizaton, and updating in the brain