Science | 大脑为何能记住旧事物却忘记新信息？研究揭示记忆的冲突

文摘 2024-11-19 23:38 美国

你去超市买东西，第一次记住了糖果在某个货架的位置。下一次去，超市调整了布局，糖果被挪到了新地方，你却下意识地跑去原来的位置找糖果，浪费了不少时间。

为什么会这样？是不是记住老位置的记忆，让你很难更新到新位置的信息？这其实和我们大脑的记忆方式有很大关系。

大脑就像一个储存记忆的“文件夹”。我们每天记录下吃过的食物、去过的地方以及见过的事物，这些记忆就像文件一样被存放到不同的“文件夹”里。然而，如果一个文件夹装满了“食物”相关的信息，那么当需要存放新信息时，这个文件夹可能就没空间了。科学家们很好奇，大脑的这些“文件夹”是否会互相干扰，尤其是当需要在“稳固”与“灵活”记忆之间切换时，大脑是如何处理的？

2024年9月6日，来自英国牛津大学医学研究委员会等研究团队在 Science 期刊发表了一篇题为《从稳固到灵活记忆：海马协同活动结构的组织原理》的研究论文。这项研究揭示了在记忆形成过程中，稳固记忆（如食物与情境的关联）如何通过增加海马神经元的协同活动，影响后续灵活记忆（如物体与位置的关联）的形成。

研究团队首先训练小鼠建立稳固的“食物-情境”记忆，并在随后的实验中评估其灵活的“物体-位置”记忆能力。他们通过行为实验、神经活动记录和光遗传学干预，探索海马CA1区神经元活动的变化，并分析这些变化如何影响记忆灵活性。

稳固记忆限制灵活记忆

在“食物-情境”任务中，小鼠被训练通过关联不同情境（X和Y）与食物种类来建立稳固记忆。在后续的“物体-位置”任务中，小鼠在情境X中能够有效识别新物体，其新物体探测时间占比为38.6% ± 3.2%，而在情境Y中这一比例起始值为54.9% ± 3.4%。虽然在情境X中小鼠通过反复实验表现出探测新物体的能力提升，但在情境Y中，这种能力没有明显提高，显示出记忆的灵活性受到了限制。

稳固记忆导致海马神经元高协同活动

在形成稳固记忆的过程中，海马CA1区神经元的活动表现出显著的同步性增强。在情境Y中，神经元协同活动的平均耦合系数比情境X高出11%。此外，神经元的网络连接密度增加，显示出更多的强关联三元体结构，但两节点之间的平均最短路径长度保持不变，表明网络变得更加“刚性”而非灵活。

光遗传学干预恢复灵活记忆

研究团队通过光遗传学技术对小鼠CA3区进行闭环抑制，显著降低了CA1区神经元的协同活动。实验数据显示，接受干预的小鼠在情境Y中的物体探测表现恢复正常，其探测新物体的时间占比提高至与情境X相近。同时，神经元网络的耦合强度降低至更灵活的水平，与未干预组相比差异显著（P < 0.001）。

总结

这项研究揭示了海马网络在记忆形成中的权衡机制：当稳固记忆增加神经元协同活动时，会导致网络刚性增强，从而抑制灵活记忆的形成。然而，通过调控神经元活动，可以重新平衡网络的灵活性和稳固性，为记忆障碍的治疗提供了新的思路。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk9611

撰文｜Coral

责编｜Asher

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