神经元|长期记忆如何形成？最新《自然》挑战半个多世纪前的谜题
▎药明康德内容团队编辑
1953年，一名代号为H.M.的年轻人躺上手术台，接受一场赌博式的手术——为了治疗癫痫，他同意外科医生切掉他的部分大脑 。
从治疗癫痫上看，手术进行得很成功，但这场手术却带来了意想不到的后果 。醒来之后，这名年轻人尽管认知和语言能力一切正常，却无法形成新的长期记忆 。也就是说，虽然生命还在继续，他的人生却永远定格 。
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▲接触到新环境后，表达Fos基因（红色）的海马神经元并没有集中在一起，而是分散在各处（图片来源：参考资料[2]）
使用光遗传学的方法，科学家们激活了这些神经元周边的其他神经元，发现它们会受两类中间神经元的影响：一类传递过去的抑制性信号会增强，另一类则会减弱 。如果神经元本身不表达Fos，就不会有类似的特性 。
“这些中间神经元的重要之处在于它们可以调节Fos激活的神经元在何时放电，以及放电强度 。此外，这些神经信号的发放与环路中其他神经元的关系也很重要 。”本研究的第一作者Ee-Lynn Yap说道 。她指出，Fos可能与特定环路的可塑性有关 。
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▲研究生Ee-LynnYap是本研究第一作者（图片来源：哈佛医学院官网）
既然Fos是一个转录因子，研究人员自然而然想到去分析其控制的其他基因 。利用单细胞测序等方法，他们找到了一个叫做Scg2的重要基因，它会影响抑制性的信号 。如果小鼠的Scg2基因被沉默，那些激活了Fos的神经元，就会出现信号接受上的缺陷 。相应地，小鼠与学习和记忆有关的脑电波同样会出现问题 。
具体来看，Scg2编码了一个神经肽，会被切成四种不同的形式 。研究人员指出神经元会利用这些神经肽，对中间神经元发来的信号进行微调 。
综合来看，科学家们提出这样一个模型：当接触到新鲜事物后，海马体内的一小簇神经元会同时表达Fos，激活Scg2基因，产生相应的神经肽 。在接受到中间神经元发送过来的指令后，这些神经元会形成一个协调的环路 。
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图片来源：123RF
“当海马体的神经元被激活后，它们无需事先以特殊形式相连 。中间神经元有非常广泛的轴突分支，可以同时连接多个细胞并传递信号 。这可能是这些分离的神经元连接在一起，编码记忆的方式 。” Greenberg教授补充说道 。
本研究从分子的角度，提供了关于长期记忆形成的一个机制 。无论是对于基础的生物研究，还是记忆相关的疾病，都有重要的意义 。毕竟由记忆串起的片刻，定义了我们的人生 。
参考资料：
[2] How neurons form long-term memories, Retrieved December 9, 2020, from https://hms.harvard.edu/news/making-memories
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