《自然—神经科学》：科学家揭示大脑读取记忆过程

顾汉现

科学家揭示大脑读取记忆过程


作者：Hiromu Tanimoto  来源：《自然—神经科学》


发布时间：2011-7-27 9:51:54


科学家揭示大脑读取记忆过程


如果不能正确地回想起过去的事情，那会怎样？记忆的形成好比把一个人的面孔和名字等信息联系在一起，然后储存起来；而记忆的读取好比你再次遇到这个人时，能想起来他叫什么。如果你突然想不起来他是谁，这可能是一种暂时性回忆障碍。

人们的各种精神现象离不开生理基础的支持，记忆也有其神经生理机制。在大脑中，相互关联记忆信息是如何被读取的，仍是现代神经生物学研究中的一个难题。最近，德国马克思—普朗克神经生物学院和法国巴黎高等工业物理化学学院科学家组成的一个国际联合小组，通过研究果蝇大脑对气味信息的回忆过程，向揭开记忆的读取机制迈出了重要一步。他们的研究结果发表在近期的《自然—神经科学》（Nature Neuroscience）上。

具有读取功能的神经元

人类的大脑有1000亿个神经元，果蝇大脑内的神经元要少得多，虽然它们的大脑不能跟人脑相比，但在许多脑功能的基本原理上二者仍有许多共同之处。果蝇也有记忆能力，它们的大脑也能存储各种不同的信息和信息之间的联系，并能在较长时间内记住它们。而且，由于果蝇大脑结构更加简单，只有几十万个神经细胞，研究起来更容易，科学家甚至能从源头开始，一个细胞一个细胞地分析整个过程。

在实验中，研究人员采用了传统的条件反射训练，让果蝇把一种特殊的气味与温和的电流刺激联系在一起。训练只重复了一次，果蝇就记住了，再遇到这种气味会马上逃开。

这次实验中的关键是，科学家们利用一种特殊的基因技术，改变了细胞周围的环境，从而使某个特定的神经细胞丧失活性。当他们使一种称为MB-V2的神经细胞丧失活性时，果蝇的其他行为并没有改变，只有在回想某个关联记忆时，才显出了不同。

实验结果表明，MB-V2神经细胞与记忆“读取”路径有关，被认为是负责回想关联记忆的主体，而它们对于把气味和电流刺激联系在一起的能力，即形成稳定记忆的能力作用不大。

改变记忆处理的路径

根据以前的研究，研究人员知道果蝇处理气味信息的脑功能区在脑侧角。但它们为何会对某种气味产生回避行为，此过程中的条件机制尚不清楚。为了找出与气味记忆读取相关的神经细胞，研究人员对果蝇的大脑进行了结构和功能筛查。

他们发现，在果蝇脑中一个叫做蘑菇体的特殊位置，不愉快的嗅觉记忆在这里形成。这里会对各种气味信息给出一个或正或负的评价值，当把一种中性的气味与电流刺激的负面感受联系在一起时，就形成了一种令其厌恶的气味记忆。

而在记忆读取时，要求蘑菇体输出指令，MB-V2神经细胞能接受来自蘑菇体的信息，再反过来传给侧角的神经细胞。MB-V2是一种类胆碱输出神经元，从蘑菇体垂页突出伸向上原脑中部和侧角。附加相关条件（如电流刺激）后，MB-V2对气味的反应被明显修改。经过侧角信息处理后，就会出现本能地躲避或靠近气味的行为。当果蝇的MB-V2神经细胞丧失活性后，会对这种气味泰然自若。

研究人员表示，脑侧角会本能地对驱虫剂的气味起反应，而在记忆读取过程中，MB-V2神经细胞形成了与本能气味回避相关联的气味路径。它对短期和长期记忆的读取都非常关键，但并不负责形成和强化记忆。

“鉴别出这些细胞，并确定它们在记忆读取过程中的作用，这是研究记忆如何指导动物行为方面的一个重要的里程碑。”研究作者之一的海洛姆·坦穆托解释说，“我们第一次证明了这种转换路径的功能，此前的气味记忆通过这种转换路径，导致了与回避行为相联的记忆读取。也许有一天，科学家能解释为什么我们的大脑会出现突然卡壳这种现象，这也是开发治疗记忆缺失药物的重要前提。”

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《自然—神经科学》发表论文摘要（英文） ：

http://www.nature.com/neuro/journal/v14/n7/full/nn.2846.html