1549
需用时 03:05
5
记忆也能被人工剪辑?

儿时零食的味道,旧年流行金曲的旋律,总能让我们想起许多过去的人和事。很多情况下,我们脑中储存的记忆并不是独立的,而是彼此交织在一起,甚至牵一发而动全身。而对许多患有创伤性应激障碍的病人来说,这种记忆之间的纠缠恰恰是造成痛苦的根源,日常生活中出现的声响或是画面都可能唤起他们心中的恐惧。

在最近,来自日本富山大学(University of Toyama)的研究人员发现了一种“剪辑记忆”的方法,或许能在将来帮助此类病人解开心结。在研究当中,他们成功让小鼠将两份记忆捆绑在一起,随后又通过控制神经元活动,人为地将二者之间的关联切断。相关论文发表在1月27日的《科学》(Science)杂志上。

在大脑中,不同的记忆存储在不同的神经元群里,记忆提取的过程则伴随着相应神经元集群的激活。而当两份记忆对应的神经元群出现交集时,它们之间就建立起了联系。因此,找到这些同时负责两份记忆的神经元并对它们进行精准的操控,便是此次研究的关键。

研究人员让参与实验的小鼠先后接受了两种不同的行为训练。首先是“条件性味觉厌恶”(conditional taste aversion)训练:期间,只要小鼠一喝糖水,就会被注射氯化锂溶液,从而出现恶心的症状。训练成功后,小鼠就将糖水的味道和恶心感关联在了一起,在喝水时也会倾向于选择没有味道的清水。

第二部分训练是“听觉恐惧条件化”(auditory fear conditioning):只要一个特定的声音响起,小鼠立马就会遭到电击。重复若干次后,小鼠在听到这个声音时便会感到害怕,从而停止运动,原地僵住一段时间。

就这样,小鼠形成了两种类型的“心理阴影”:原本很好喝的糖水,以及理应没有任何意义的声音,都能引起一段不太愉快的回忆。但行为实验并没有到此为止。在训练的第三阶段,研究者双管齐下,在小鼠舔糖水的同时播放之前已经电击时使用的声音。很快,小鼠大脑中的两种恐惧记忆就交叠在了一起:当它们再次喝到糖水时,便会想起电击带来的痛苦,从而停止运动原地僵住,反应和听到声音时非常相似。

通过训练,两种原本无关的记忆被关联了起来。(图片来源:asahi.com)

在所有训练结束之后,研究者对小鼠开展了两项行为测试,分别检验糖水和声音刺激能否唤起相应的恐惧记忆。

由于在一个事件发生之后的不同时间段,被激活的神经元会表达不同类型的基因。因此,把握好行为测试之间的时间间隔,再检测神经元里的基因表达情况,研究者就能精准定位哪些神经元参与记忆A,哪些神经元参与了记忆B,哪些神经元两种恐惧记忆提取都参与了。

他们发现,对那些接受记忆关联训练的实验组小鼠来说,在一个与恐惧记忆密切相关的脑区——基底外侧杏仁核(basolateral amygdala)当中,同时被标记上两种标签的神经元数量变多了。也就是说,在记忆关联训练后,确实有更多的神经元既编码了“喝糖水会恶心”的记忆,也编码了“听声音会被电”的记忆。

那么,这些功能重叠的神经元在记忆编码过程中到底发挥着什么样的作用?为了回答这个问题,研究者们利用光遗传学技术,让这些神经元在参与记忆提取的同时表达光敏感的离子通道。光敏感通道有如人工安插在神经元中的开关,使得研究者能够用光照在选定的时间段内“关闭”神经元的活动。

经光遗传技术改造过的小鼠。(图片来源:Inokuchi lab, University of Toyama)

结果发现,如果在行为测试期间关闭重叠神经元的活动,小鼠的基本行为反应并没有变化:它们依旧害怕喝糖水,听到声音时也会僵住。这就说明,两种恐惧记忆依旧完好地保存在小鼠的大脑当中,记忆的提取过程也不存在任何问题。但是,当小鼠不小心喝到糖水时,它们不会像之前那样原地僵住:由于重叠神经元活动停止的缘故,“喝糖水会恶心”和“听声音会被电”之间的关联被切断了,变成了彼此独立的两个记忆。
 
由此可以推测,研究中观察到的重叠神经元尽管在单个记忆提取时也会被激活,但是它们并不参与记忆的提取过程,而是专门负责记忆之间的关联。研究者推测,这些神经元的连接网络很有可能是在记忆关联训练期间形成的。

可以想见,倘若本次实验中所使用的方法也能在人类身上实现,医生就能对创伤性应激障碍患者的恐惧记忆进行拆解,打断一些外界刺激与创伤性记忆之间的关联,从而让他们免受噩梦重回之苦。

当然,由于涉及侵入式手术和基因疗法,此项技术的临床应用道路还很漫长。我们期待着PTSD患者能从这项研究中受益,也同样期待着科学家手下的这些精巧的记忆操纵术带来更多的新发现。(编辑:游识猷)

参考文献

  1. Yokose J, Okubo-Suzuki R, Nomoto M, et al. Overlapping memory trace indispensable for linking, but not recalling, individual memories[J]. Science, 2017, 355(6323): 398-403.
     
The End

发布于2017-02-21, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

举报这篇文章

Alulull

神经科学博士生

pic