前端丘腦才是“好記性”的關鍵所在_風聞

文/觀察未來科技

眾所周知，短期記憶形成於海馬體，而穩定的長期記憶則是儲存在大腦皮層中。如果海馬體中的短期記憶不能被順利地轉移至皮層，那麼，它們在不久後就會被從記憶中抹去，成為“忘卻”的記憶。比如，儲存於大腦皮層的幾十年前的初戀，讓人銘記終生；而停留於海馬體那昨天剛嘗試記住的人名，卻遺忘殆盡。這不禁引發科學家的沉思：從短期記憶到長期記憶的中間過程到底是怎樣的？

      ​前端丘腦——長期記憶關鍵區根據記憶鞏固的經典模型，海馬體中有新記憶形成後，便會訓練大腦皮層儲存長期的記憶。而要深入探索並深刻解析這段記憶遷移的過程，科學家則需要記錄下大腦不同區域在這個為期數週的漫長過程中的神經元活動。而這是存在技術障礙的：電生理研究可以同時記錄多個腦區的活動，但無法持續數週；而傳統的顯微鏡可以進行連續記錄，但聚焦的區域有限。

對此，來自洛克菲勒大學的研究團隊開發了一種全新的單細胞分辨率多區域成像技術，可以長期對不同腦區的單個神經元進行持續、同步的追蹤。再結合精妙的小鼠實驗設計，研究團隊找到了形成長期記憶的關鍵區域——前端丘腦，即處理、鞏固記憶的關鍵中轉站。

       實驗鼠的“迷宮局”

在這項研究中，作者為參與實驗的小鼠設計了一個虛擬與現實交融的世界。通過投影，他們為小鼠打造了一座虛擬現實“迷宮”：小鼠沿着投影在面前屏幕上的走廊跑動。而在現實中，它們其實是踩在一顆旋轉的聚苯乙烯泡沫塑料球上，就像是在跑步機上那樣運動。

當小鼠通過走廊進入最後一間房後，可能會解鎖3種不同的結局：最優的高獎賞結局，小鼠面前的管口會提供不限量的糖水，小鼠可以隨意舔食；第二種低獎賞結局，小鼠可以獲得幾滴糖水；而最倒黴的第三種懲罰結局，小鼠一滴糖水都得不到，還會被一股空氣吹臉。

而在通往終點的途中，小鼠會遇到各種聲音、氣味和視覺刺激，如果小鼠能記住這些信息，它們就能在下一次通行時，提前預知結局。

實驗鼠記憶的動力選擇

在隨後幾週中，研究人員對小鼠記憶、區分這3種情景的能力進行了檢驗。它們的記憶表現可以體現在跑向終點的速度上——如果小鼠已經形成了長期記憶，那麼它們在跑向高獎賞終點時應該最快，因為此時的動力最強；而跑向吹氣的懲罰終點時會最慢。此外，它們對獎賞程度的預期，即舔管口的次數，也可以反映它們的記憶程度。

另外，當研究團隊抑制海馬體時，小鼠連短期記憶都無法形成，記不住不同的路線對應的結果；當前端丘腦受到抑制時，情況發生了變化：小鼠在短期內學習、記住任務的能力保持正常，但無法轉化為長期記憶。相反，當前端丘腦受刺激，小鼠形成長期記憶的能力得到增強，尤其是能得到幾滴糖水的低獎賞情形。實驗中，普通小鼠大多數都會忘記低獎賞的情形，但當前端丘腦受刺激時，它們卻能牢牢地形成長期記憶。

研究人員發現，海馬體在高獎賞和低獎賞場景中被同等激活，而前端丘腦傾向於儲存更難忘的高獎賞情景的信息，“丘腦與皮層建立了不斷增強的遠程交互，從而穩定地長期儲存這些記憶。”領導這項研究的Priya Rajasethupathy教授説，“我們發現，通過激活前端丘腦，還有助於鞏固通常被忘記的記憶。”

“接下來，他們將繼續研究前端丘腦是如何促進儲存長期記憶的。”據研究團隊表示，對於有價值、需要長期儲存的記憶和不重要的記憶，前端丘腦分別會如何與大腦皮層進行交流？記憶鞏固過程是間斷還是連續的，是經歷了一個或幾個步驟，還是在一生中不斷演變？