Neuron：记忆犹新or模糊不清？钟毅团队揭示海马调控远期记忆清晰或模糊的机制

神经周K

2024-12-25 21:59发布于湖北科普领域创作者

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划重点

01清华大学生命科学学院钟毅课题组在Neuron杂志上发表文章，揭示海马通过神经再生招募新形成的印迹细胞群维持远期记忆再巩固。

02研究发现，dDG神经元参与远期记忆诱发的记忆再巩固过程，而mPFC神经元在记忆提取测试阶段并不影响一般记忆和泛化记忆能力。

03通过光遗传学工具，研究人员发现远期记忆形成的印迹细胞群维持记忆再巩固过程，新环境信息也可整合到记忆再巩固过程中。

04结果表明，海马神经再生参与记忆再巩固过程，新形成的印迹细胞群可整合到过往经历相关信息中，使远期记忆更加清晰。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

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情景记忆起初是在海马形成，通过系统记忆巩固机制将海马依赖的近期记忆转换成皮质依赖的远期记忆。在经历记忆巩固后皮质依赖的远期记忆又可通过系统记忆再巩固过程回到海马。海马脑区的印迹细胞群和杏仁核NMDA受体参与远期记忆再巩固过程。


2024年12月16日清华大学生命科学学院、清华-IDG麦戈文脑科学研究院钟毅课题组在Neuron杂志上发表文章揭示海马通过神经再生招募新形成的印迹细胞群维持远期记忆再巩固。

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dDG神经元维持远期记忆诱发的记忆再巩固过程

为确定海马神经元参与远期记忆诱发的记忆再巩固过程，研究人员利用条件性恐惧记忆方案模拟上述记忆过程：经历恐惧训练后第21天进行记忆提取（该阶段可重激活内侧前额叶皮层mPFC印迹细胞群），随后在原来训练环境或新环境进行记忆提取测试。在记忆提取阶段光抑制背侧海马DG区（dDG）神经元后可损害旧环境中的记忆能力，也损害新环境泛化的记忆能力，但在记忆提取测试期间光抑制dDG神经元并不引起上述损害作用，提示dDG神经元参与远期记忆诱发的记忆再巩固过程。

进一步实验发现在记忆提取阶段光抑制dDG神经元，同时在记忆提取测试期间光抑制mPFC神经元可损害一般记忆和泛化记忆能力。在记忆提取阶段不影响dDG神经元，在记忆提取测试期间光抑制mPFC神经元并不会损害一般记忆和泛化记忆能力。此外，抑制dDG脑区，而不是mPFC脑区，蛋白新形成过程可损害远期记忆的再巩固过程。
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图1、dDG神经元维持远期记忆诱发的记忆再巩固过程

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远期记忆形成的印迹细胞群维持记忆再巩固过程

研究人员利用FOS-Tree技术实现标记记忆过程中不同阶段（训练期、记忆提取阶段、记忆提取测试阶段）印迹细胞群。结果发现记忆提取阶段和记忆提取测试阶段并不会显著重激活训练期dDG脑区形成的印迹细胞群，但是在记忆提取测试阶段显著重激活记忆提取阶段dDG脑区形成的印迹细胞群。进一步利用双光子成像技术动态追踪dDG脑区不同阶段形成的印迹细胞群变化，结果发现训练期激活的神经元不会在记忆提取阶段和记忆提取测试阶段被激活，在记忆提取阶段激活的神经元在记忆提取测试阶段被重激活，即远期记忆提取阶段招募新的印迹细胞群为记忆再巩固提供物质基础。

通过光遗传学工具在记忆提取测试阶段抑制训练期激活的神经元并不影响恐惧记忆，抑制记忆提取阶段形成的印迹细胞群活性后降低小鼠僵直率。光激活记忆提取阶段形成的印迹细胞群活性在新环境中可诱发恐惧记忆的表达，表明远期记忆形成的印迹细胞群维持记忆再巩固过程。
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图2、远期记忆形成的印迹细胞群维持记忆再巩固过程


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新形成海马印迹细胞群募集需要新生神经元

新形成的印迹细胞群可能整合到过往经历相关信息中，也可能整合到新环境信息中。为验证这种可能性，研究人员设计实验发现在旧环境进行记忆提取实验，在记忆提取测试期间进行环境更新（先进行旧环境测试再进行新环境测试或先进行新环境测试再进行旧环境测试），结果发现在旧环境记忆提取测试小鼠的僵直率更高；在新环境进行记忆提取实验，在新环境记忆提取测试小鼠的僵直率更高。光抑制海马神经元活性或抑制海马脑区蛋白质新形成均可阻断上述现象的发生，表明新环境信息也可整合到记忆再巩固过程中。

成年海马神经再生参与新记忆的形成。利用X-射线连续10天减少海马成体神经再生后，小鼠在记忆提取阶段并不影响小鼠记忆的表达，但在新环境记忆提取测试小鼠的僵直率更高。在记忆提取阶段和记忆提取测试阶段慢性抑制海马新生神经元活性后均可显著增加小鼠的僵直率，提示海马神经再生参与记忆再巩固过程。

病毒示踪实验发现mPFC可顺行投射到dDG。在远期记忆提取阶段光激活mPFC-dDG环路可显著激活dDG神经元，光抑制该环路后减少dDG神经元的激活，也会损害记忆再巩固过程。
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图3、新形成海马印迹细胞群募集需要新生神经元


总结

本文揭示海马新形成的印迹细胞群可整合到过往经历相关信息中，使远期记忆更加清晰，也可整合到新环境信息中，形成错误记忆。

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【参考文献】

Lei et al., Reconstructing a new hippocampal engram for systems reconsolidation and remote memory updating, Neuron (2024),

 https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.11.010

文章中图片均来自于原文

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