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Nat Comm丨钟毅团队发现一种不需要蛋白质合成却几乎能终生维持的情境依赖记忆

 生物_医药_科研 2019-10-19
当回到儿时玩耍过的街巷中,我们往往会想起那些早已忘记的童年经历,似乎周围的环境重新唤醒了我们心中掩埋的记忆。心理学家认为,记忆提取很大程度上依赖于周围环境——当记忆的形成与记忆的提取所处的环境相一致时,成功被提取出的记忆会显著地增强:当一位潜水员被要求在水下记忆一组单词时,如果在水下对他进行单词记忆的测试,会得到比陆地上测试好很多的测试结果;反之,当他在陆地上记忆一组单词,在陆地上进行测试会对他提取记忆产生很大帮助,这种现象也被称为“情境效应”。然而,对于这种现象背后神经机制我们还知之甚少。
 
近日,清华大学钟毅课题组在Nature Communications发表题为Long-term memory is formed immediately without the need for protein synthesis-dependent consolidation in Drosophila的研究论文,首次揭示了“情境效应”是依赖于一种不需要蛋白质合成却几乎能够终生维持的情境依赖记忆,并揭示了这种记忆提取的多感官整合神经机制。这一研究颠覆了人们对于长期记忆的认知,并启发科学家们重新理解记忆的本质。

在整个学习记忆研究领域的一个常识是长时程记忆的形成需要一个维持数小时的、需要新蛋白质合成的记忆固化过程。在果蝇嗅觉惩罚性记忆中,长时程记忆的形成更是需要重复十次、每次的时间间隔在15分钟的学习过程。这种训练下形成的长时程记忆需要数小时的时间来进行固化,维持7天以上。而简单的一次训练则只能形成相对不稳定的记忆,并在24小时之内几乎完全被遗忘掉。钟毅课题组发表的论文则发现了一种情境依赖的长时程记忆cLTM, context-dependent long-term memory)研究人员发现,在果蝇中简单地一次训练就能够马上形成这种记忆,不需要固化过程却能够维持超过14天而不衰减。

图1:情境依赖记忆维持曲线
 
令人出乎意料的是,这种记忆的维持不仅不需要新蛋白质合成,还不依赖于经典的果蝇嗅觉学习记忆中枢磨菇体MB, mushroom body),而是依赖于另一个嗅觉高级中枢侧角LH, lateral horn)侧角通常被认为是负责嗅觉相关的先天行为,它会与多个脑区连接。在这里,研究人员发现情境依赖记忆的提取需要环境中多种感官信息的匹配,如训练环境与测试环境的光线环境、温度、触觉信息等等。在记忆提取时,这些信息会整合到侧角,共同调控情境依赖的嗅觉记忆提取。这些研究成果揭示了心理学中情境效应的神经机制,并且这种长期维持却又不依赖于固化的记忆形式启发我们重新理解学习与记忆的本质。

图2:情境不依赖记忆与情境依赖记忆提取机制解析
 
据悉,清华大学生命科学学院博士生赵博涵孙佳孟为本文共同第一作者。张煦晨博士、博士生莫涵、本科生牛艺钧李乾博士和王连章老师参与本文研究。清华大学钟毅教授为本文通讯作者。本研究感谢中科院生物物理所的李岩研究员、刘力研究员、朱岩研究员、北京大学李毓龙研究员、饶毅教授、清华大学张伟研究员、Scripps的RonaldL. Davis博士赠送的果蝇品系,感谢胡皖桐博士、张云川博士、张立伟博士、雷博和陈俞君提供的帮助和建议。
 
全文链接:
https://www./articles/s41467-019-12436-7

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