恐惧记忆有其作用:例如,一只野外的小鼠会学会害怕脚步声,这帮助它避开捕食者。但在某些情况下,这些恐惧记忆可能会污染中性记忆,使其也带有恐惧情绪,从而导致不适应的行为。例如,小鼠或人可能会学会害怕本应安全的刺激。
根据两项针对小鼠的新研究,这种转变可能发生在已有的恐惧记忆被扩大时——这可能是通过招募不适当的神经元进入记忆细胞群体,或者将恐惧记忆与之前的中性记忆联系起来。
记忆在大脑中以稀疏的神经元群体(称为记忆印痕,engram)为载体,这些神经元在动物形成新记忆或稍后回忆记忆时被激活。以往认为这些神经元群体是“稳定且永久的”,但领导其中一项研究的美国西奈山医学院神经科学副教授丹尼斯·蔡(Denise Cai)指出,新发现表明恐惧和压力会让记忆变得可塑化,不管是记忆被重新唤醒时,还是编码这些记忆的神经元扩展时。
“压力有一种非常强大的能力,可以回顾并改变之前发生的中性记忆,将它们拉入相同的神经表征,或者在离线期间更强烈地激活它们。”耶鲁大学医学院精神病学助理教授伊丽莎白·戈尔德法布(Elizabeth Goldfarb)表示,她并未参与这些研究。
蔡补充道,这一发现挑战了先前的学术教条。“我们发现这些记忆群体实际上是非常动态的。”
先前的研究表明,经过反复轻微的电击与特定声音配对的小鼠会在稍后听到该声音时因害怕而僵住。如果这些小鼠在完成这一任务之前被限制30分钟(这会让它们产生压力),它们也会对另一种声音表现出僵住反应,这表明恐惧记忆已被泛化到其他刺激上。
这种压力反应及相应的皮质醇水平升高,特别会强化记忆。而且,根据今年3月发表的一项研究,当小鼠经历极度压力时,某些神经元改变了它们用于传递信息的神经递质方式,这也加剧了泛化的恐惧记忆。今天发表的研究证实,在恐惧条件反射任务之前被限制的小鼠,其压力激素皮质酮(corticosterone)水平比未受限制的小鼠更高。而在任务之前系统性注射皮质醇的小鼠,其侧杏仁核的记忆痕迹群体——通过 c-FOS 和荧光标记可视化——被扩展,这些群体编码了小鼠的恐惧记忆。
但记忆痕迹具体如何变大还不清楚,领导这项研究的多伦多儿童医院(Hospital for Sick Children)高级科学家希娜·乔瑟林(Sheena Josselyn)指出。
已有研究表明,恐惧记忆痕迹会整合在记忆创建过程中最活跃的神经元。这种精准性部分归功于一种被称为PV+抑制性中间神经元(parvalbumin-positive inhibitory interneurons)的细胞。这些细胞像夜总会的保安一样,会排除活跃度较低的神经元,从而限制记忆痕迹的规模。
然而,乔瑟林及其团队发现,皮质醇的增加会破坏这种筛选机制。皮质醇提高了作用于抑制性神经元的内源性大麻素(endocannabinoid)水平,这些分子会作用于抑制性神经元的内源性大麻素受体,并抑制其活动。通过光纤光度计和电生理实验,研究揭示,这种抑制被解除后,更多的神经元被激活并整合进记忆中。相关研究最近发表在《细胞》(Cell)杂志上。
戈尔德法布表示,经历这种记忆痕迹扩展的小鼠无法区分安全和威胁性刺激。“这让我们非常直观地理解,为什么这些记忆会扩展到不适当的情境中。”
第二项研究使用钙成像技术表明,厌恶性经历还能修改几天前创建的记忆痕迹。当小鼠学会将特定环境(如一个特定的箱子)与电击联系起来时,它们在重新进入箱子时会僵住。
随后,在休息时,相关的神经元群体会重新激活,以帮助巩固学习后的记忆。然而,当小鼠在不同的箱子中形成中性记忆后,如果稍后经历厌恶性事件,海马体中控制无害记忆和威胁记忆的神经元群体会被共同激活,将这两种记忆联系起来。蔡及其团队上周在《自然》(Nature)杂志上报告,当这种情况发生时,小鼠开始在之前“安全”的箱子中僵住:这种共同激活将恐惧反应转移到了之前的情境中。
“这非常了不起,”荷兰拉德堡德大学医学神经科学副教授马洛斯·亨肯斯(Marloes Henckens)表示,她未参与此项研究。“[这些记忆]被连接在一起,以至于小鼠也害怕这个中性情境。”
研究发现,这种记忆连接发生在小鼠保持静止但未入睡的状态下。蔡及其团队发现,清醒的小鼠比睡着的小鼠表现出更多的两种记忆的共同反应。这令人意外,因为通常认为这种离线的记忆重新激活发生在睡眠期间。蔡指出,安静的休息可能让动物在厌恶性事件后反思之前的经历,从而将这些记忆联系在一起。
蔡和乔瑟林目前都在探索,这种记忆扩展机制是否适用于其他大脑区域和记忆形式。一项先前的研究发现,抑制性神经元的活动减弱以及记忆痕迹的扩展,也会导致幼年小鼠缺乏特定的情景记忆。这或许是一种普遍的记忆修改工具,乔瑟林说。
蔡及其团队还发现,积极的记忆同样可以跨时间点被联系起来。他们的研究表明,被注射可卡因(强烈的奖励性刺激)的小鼠,会将这一体验与之前的中性记忆联系在一起。蔡表示,他们目前正在研究这一过程是否也通过共同反应机制发生。
她补充道,记忆可能会以这种方式经常被更新。每一次独特的新经历可能会“改变记忆的编码、储存或提取机制”。
作者:CLAUDIA LÓPEZ LLOREDA
译者:EY
https://www.thetransmitter.org/memory/stress-warps-fear-memories-in-multiple-ways/