區分關聯記憶之謎！Science：揭示突觸特異性的可塑性

　　記憶是通過突觸效能（synaptic efficacy）的長期變化形成的，這一過程稱為突觸可塑性（synaptic plasticity），并且記憶被存儲在大腦中的稱為印跡細胞（engram cell）的特定神經元集合（即神經元群體）中，它們能夠在相應的事件發生期間被激活。當兩個存記憶存在關聯時，對應于每個記憶的神經元集合存在重疊。但是，每個記憶都有它自己的特性。當兩個記憶相互作用并被編碼在相同的神經元集合中，大腦如何儲存和確定一個特定記憶的身份仍然是未知的。如今，在一項新的研究中，日本富山大學的Kaoru Inokuchi博士領導的一個研究團隊證實突觸特異性的可塑性（synapse-specific plasticity）代表著特定的記憶實體，而且特定的印跡細胞集合之間的突觸可塑性對信息儲存來說是非常充足的而又至關重要的。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為“Synapse-specific representation of the identity of overlapping memory engrams”。

圖片來自Kaoru Inokuchi, Kareem Abdou。

　　這些研究人員將小鼠暴露于聽覺恐懼條件反射（auditory fear conditioning）下，在這種條件反射中，一種音調與足部電擊存在關聯。聽覺皮層（auditory cortex, AC）和內側膝狀體核內側部分（medial part of medial geniculate nucleus, MGm）的神經元末端與外側杏仁核（lateral amygdala, LA）神經元之間的突觸可塑性介導這種關聯。在發生完全逆行性遺忘（complete retrograde amnesia）之后，利用光遺傳學刺激LA中活化的AC和MGm印跡細胞末端不能引起對恐懼記憶的回憶，這表明這個神經回路中不再存在記憶印跡。這一結果與印跡細胞集合（engram assembly）之間的突觸強度和功能性連接的重置相關。

　　接下來，這些研究人員讓小鼠對兩種相隔5小時發生的不同音調作出條件反射。因此，這兩個記憶痕跡相互作用，并且在LA中存在著重疊。對一種給定的恐懼記憶進行的完全逆行性遺忘并不影響編碼在共享的印跡細胞群體中的相關恐懼記憶，這表明記憶被儲存在特定的突觸中。

　　隨后，這些研究人員解決了每個記憶如何在共享的印跡細胞集合中保持各自身份的問題。他們利用光學長時程抑制（long-term depression, LTD）削弱某個記憶特異性突觸中的突觸效能。削弱一個記憶特異性突觸的可塑性會破壞印跡細胞集合之間的特定連接性，從而僅影響對這個記憶的回憶而不影響相同神經元群體中的關聯記憶（linked memory）。因此，印跡細胞共享是記憶之間存在關聯的基礎，而突觸特異性的可塑性保證了每個記憶的特性和儲存。

　　這些研究結果證實突觸特異性的可塑性對于關聯性恐懼記憶儲存是充分必要的，而且它保證了記憶印跡的獨特性，這就支持突觸可塑性是恐懼記憶印跡的基石。此外，它們通過以突觸特異性的方式重置這種突觸可塑性，實現了從記憶印跡網絡中選擇性地完全消除恐懼記憶而不影響儲存在這個共享的印跡細胞集合中的其他記憶。這有助于更好地理解記憶儲存的內在機制，并可能給開發治療創傷后應激障礙的方法帶來啟發。