Cell：前端丘脑选择和储存长期记忆机制

来源：100医药网原创 2023-04-10 20:08

在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员确定了前端丘脑（anterior thalamus）是连接海马体和大脑皮层的一个大脑区域，是记忆巩固过程的关键。

我们对记忆的起点和终点有一个很好的概念---短期记忆在海马体中形成，如果情况需要，就会在大脑皮层中稳定为长期记忆。但是，在短期记忆到长期记忆之间的曲折路径上发生了什么，却是一个谜。

如今，在一项新的研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员确定了前端丘脑（anterior thalamus）是连接海马体和大脑皮层的一个大脑区域，是记忆巩固过程的关键。相关研究结果发表在2023年3月30日的Cell期刊上，论文标题为 Anteromedial thalamus gates the selection and stabilization of long-term memories 。论文通讯作者、洛克菲勒大学的Priya Rajasethupathy说， 这些发现为理解短暂的记忆如何在整个大脑中重组为渐进的、更持久的记忆提供了动力。

新问题，新技术

记忆巩固的标准模型认为，海马体形成新的记忆，并随着时间的推移，训练大脑皮层存储持久的记忆。但是试图弄清这种情况如何发生的科学家们一直受到技术限制的阻碍。

为了弄清楚在海马体的短期工作和大脑皮层的长期回报之间发生了什么，科学家们需要在许多星期内记录一个活跃的、思考的大脑的中间部分。但是，虽然电生理学研究可以同时捕捉到多个大脑区域，但它们不能连续数周这样做。传统的显微镜虽然可以记录数周的大脑活动，但它们一般只能关注大脑的一个狭窄区域。

论文共同第一作者、Rajasethupathy实验室医学博士生Andrew C. Toader说， 我们想观察记忆在同一只小鼠身上、在同一个神经元中如何随时间变化。因此，我们必须开发一种新的技术，在几周内观察海马体和大脑皮层之间中间区域中的神经元，跟踪它们并观察它们如何变化。

有了这种新技术，Rajasethupathy和她的团队开始研究小鼠的记忆是如何巩固的。由于小鼠需要在数周的成像过程中保持相对静止，该团队让小鼠在一个轴向旋转的泡沫塑料球（styrofoam ball）上原地跑步，类似于跑步机，同时观看虚拟现实迷宫。这些小鼠在迷宫中的某些转弯得到了非常高的奖励，而它们的其他导航决定则得到了轻微的积极或消极反馈。一个月后，这些小鼠仍然只向迷宫中那些获得高额奖励的区域窜去，这清楚地表明，它们只记得那些导致高额回报的决定。

图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.02.024。

论文共同第一作者、Rajasethupathy实验室博士生Josue Regalado说， 关键是这些小鼠可以在短期内学习所有三种结果---非常高的奖励、低的奖励和不好的奖励，但是只有高奖励会在一个月后被记住，因为它是最突出的记忆。这样一来，我们可以在记录将被保存下来的记忆时测量神经回路的差异。

焦点在前端丘脑

这些作者发现，大脑的前端丘脑似乎是海马体和皮层之间巩固记忆的相互作用的裁判。虽然Rajasethupathy发现这令人惊讶--- 前端丘脑一直不是记忆巩固模型的一个突出部分 ---这一发现也有一定的意义。她知道，患有科萨科夫综合征（Korsakoff Syndrome）的人出现严重的失忆症和记忆丧失，而且恰好前端丘脑有病变。

进一步的研究证实，前端丘脑在小鼠的记忆巩固中起着关键作用。在随后的两个实验中，Rajasethupathy团队发现，抑制前端丘脑会破坏小鼠长期记忆的形成，反之，强化前端丘脑会保留原本不会被长期储存的记忆，并使它们持续下去。

Regalado说， 有很多方法可以使记忆不发生。这篇论文的主要突破之一是，我们发现操纵前端丘脑是提高记忆重要性的一种方法，并使小鼠长期储存记忆。

Rajasethupathy实验室的未来工作将研究前端丘脑究竟如何对长期记忆的储存做出贡献。她说， 问题是，当记忆是有价值的，需要长期保存时，前端丘脑会做什么，而对不那么有价值的记忆却不会这样做。 Rajasethupathy猜测前端丘脑向大脑皮层提供定期提醒，直到记忆从短期变成长期。Rajasethupathy说， 前端丘脑在数周内与大脑皮层持续对话，说 稳定这段记忆 。不太突出的记忆会减少，因为大脑皮层没有从前端丘脑获得持续的信号来保持这段记忆。

即便如此，前端丘脑可能只是一个发展中的故事的一部分。她说， 我们不认为前端丘脑是记忆巩固所需的唯一区域，我们希望我们的发现能与外界描述这一中间区域的其他模型相一致。我们的发现---一个明确参与小鼠记忆巩固的中间大脑区域，该区域与患有记忆障碍的人类患者有关---为进一步研究提供了一个突破口。 （ 100yiyao.com）

参考资料：

Andrew C. Toader et al. . Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.02.024.

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