Nature Neurosci:记忆重现的神经生物学基础【思维导图解析】

记忆的重现涉及到外部感觉或内在线索与储存的记忆轨迹(engram,印记)之间的相互作用。尽管科学家对认知神经科学研究有了很多进展,但是一直对神经生物学基础了解甚少。记忆重现从某种程度上来说涉及到印记的重唤醒。

该综述解释印记与线索(环境的或者人工的)之间的交互来实现记忆的重现。同样也提出了一些亟待解决的问题。

Nature Neurosci:记忆重现的神经生物学基础【思维导图解析】

早在1966年的一项极为重要的研究报告,就提出了足以改变记忆研究方向的假设。所有有关记忆的实验都与学习与遗忘有关。当时对遗忘有两个普遍的观点:

  • 信息没有成功获取(没学会);
  • 信息获取成功但是又被忘记了(丢失掉了)。

但是Tulving和Pearlstone提出了一个新的假设:信息在被获取之后,是留存在脑内的(没有丢失掉),只是重现阶段出现了问题。

所有对于记忆的属性,有两个需要区分的名词:availability(存在性)和accessibility(可访问性)。随后,名词“印记(engam)”被创造出来并用于反映记忆被通过一定的轨迹被检索重现的过程。

过去十几年利用啮齿类动物对记忆印记进行操作成为了可能。这些方法在细胞水平上为记忆印记提供了坚实的证据。在理解对记忆印记的最新进展使作者提出了有关记忆检索的神经生物学基础的意义。

首先,综述从记忆重现的操控开始。作者提出了三个问题:

  • 存在外部线索的情况下是否可以阻止记忆的重现?
  • 在没有外部线索的情况下是否可以通过激活印记细胞唤起记忆?
  • 是否能将人工记忆与自然线索进行耦合?

上述三个问题的答案都是肯定的:在记忆检索阶段抑制印记细胞的神经元活动性可以抑制记忆的重现。印记细胞具有线索特异性。并且不同的脑区都存在印记细胞;直接刺激印记细胞也可以唤起记忆,并且对不同的脑区都适用;实验发现可以将某一中性味道信息分别与厌恶性环路与奖赏性环路耦合在一起,人工创造对该气味的躲避行为或接近行为。

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接下来作者区分了记忆印记的可访问性与存在性。认为,记忆印记是存在的,但是可以通过改变印记细胞的突触强度进而改变印记细胞的可访问性。

为了了解记忆重现,我们首先要了解记忆编码,只有与编码阶段的线索信息越相似,记忆才会被更容易的重现。在对人的临床影像学研究发现神经元放电模式在编码阶段与重现阶段高度重合。在啮齿类动物细胞层面,重激活编码阶段的神经元可以重现编码时的记忆。

那么,人工激活诱导的的记忆重现与自然记忆的重现是否等价?研究人员可以将自然重现的记忆作为一个新的线索用于新记忆的形成。通过对印记细胞的标记操控可以制造出虚假的记忆;在自然的记忆重现中,光遗传抑制印记细胞可以减缓记忆消退;利用一个环境中通过激活编码其他环境的印记细胞可以对当下的记忆重现进行干扰。

该综述强调了在生物学水平上获得对记忆检索过程方面所取得的进展。记忆印记的可访问性的认知理论与记忆重现依赖于记忆印记与重现线索的相互作用。并且记忆印记的形成依赖于编码时的神经元特异性。值得一提的是,通过记忆印记研究也发现,记忆随着时间检索的过程在不同脑区发生迁移:在自然的线索下,恐惧记忆在一天后的重现激活DG区神经元,而在12天后的重现激活mPFC的神经元。利用以及细胞人工刺激DG区或者mPFC区印记细胞,在第一天和第12天都可以诱导记忆重现。

尽管,通过识别并操控印记细胞的技术对啮齿类动物脑中的记忆印记有了进一步的了解。但是我们对记忆重现的神经生物学基础的理解还很浅薄。希望日后有更多的关于记忆重现机制的神经学研究。

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参考文献:

Frankland, P. W., Josselyn, S. A. & Köhler, S. The neurobiological foundation of memory retrieval. Nat. Neurosci. 22, 1576–1585 (2019).

作者信息

编译作者: Soda(brainnews创作团队)

校审: Simon(brainnews编辑部)

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