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抹去记忆揭示了编码它的神经元

了解杏仁核神经元中的 CREB 蛋白如何在新的研究中管理恐惧记忆和选择性遗忘症。

作者:Ed Yong
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几周前,我写了关于 普萘洛尔 的文章,这是一种可以抹去恐惧记忆情感的药物。当志愿者在回忆关于蜘蛛的恐怖记忆之前服用该药时,它会削弱未来回忆的情感冲击。然而,它并不是传统科幻意义上的“洗脑药”,也无法像那些被歇斯底里的主流媒体 广泛报道 的那样抹去记忆。

今天发表的研究则不同。多伦多大学的 Jin-Hee Han 确实找到了一种抹去特定恐惧记忆的方法,但尽管有表面上的相似之处,这与普萘洛尔的案例截然不同。首先,Han 在小鼠身上进行实验,而不是人类。并且,与对开发治疗创伤后应激障碍的方法感兴趣的普萘洛尔研究人员不同,Han 的目标是理解记忆是如何在大脑中存储的。抹去它们只是实现这一目标的一个步骤。

Han 发现一种叫做 CREB 的蛋白质是一种分子信标,它可以识别与恐惧经历记忆相关的神经元。当老鼠经历可怕的事情时,大脑杏仁核区域的 CREB 神经元负责存储该记忆——产生神经科学家称之为“痕迹”的东西。当 Han 杀死杏仁核的 CREB 神经元时,他触发了小鼠的选择性遗忘症,消除了它们被训练出来的特定恐惧。记忆丧失是永久性的。

这是一项重要的工作。科学家们一直认为记忆是由特定的神经元集合代表的。但这些神经元并非整齐地聚集在一起;它们通常分散得很广,这使得寻找构成任何特定记忆的细胞变得极其困难。Han 通过使用 CREB 蛋白作为标记物来完成这一点。通过这样做,他突出了这种蛋白质在我们记忆中的重要作用。

我再次强调,这本身并不是关于抹去记忆。这样做只是手段——识别负责存储特定记忆的一组神经元。出于本文将要解释的原因,Han 的技术在人类身上并不可行!这是否会阻止不可避免的“引起恐慌”的社论,可能不太可能,但 已经有很多猜测:继续关注细节。

此前,Han 的研究表明,杏仁核中的神经元会根据它们含有的 CREB 量 被募集形成新的记忆痕迹。他增加了少量神经元中这种重要蛋白质的含量,并发现与正常邻居相比,当他训练老鼠对音乐音调产生恐惧时,这些 CREB 增强的细胞被激活的可能性要高出三倍。而完全缺乏 CREB 的神经元在老鼠学会恐惧时被激活的可能性要低 12 倍

显然,高水平 CREB 的神经元对记忆很重要,所以 Han 想看看如果他把它们去掉会发生什么。Han 使用了一种基因工程小鼠品系,它们可能受到细菌产生的毒素 白喉毒素 的影响。这种毒素通过与一种特定蛋白质——一种受体结合而起作用,人类拥有这种受体,而小鼠通常缺乏。Han 将白喉受体置于另一种叫做 Cre 的蛋白质的控制下,并将 Cre 和 CREB 都加载到一种病毒中。

当病毒感染随机的小鼠神经元时,它会产生 CREB 和 Cre。后者激活白喉受体的基因。这个系统意味着任何含有高水平 CREB 的神经元也会容易受到白喉毒素的影响。利用这种毒素,Han 能够只杀死那些含有 CREB 的神经元,而让所有其他神经元不受伤害。这意味着最有可能被整合到恐惧记忆痕迹中的神经元也变得容易被一举消灭。这是一个构建精美的设置,展示了现代生物技术的强大和优雅。

Han 使用温和的训练方案来训练这些工程小鼠对特定声音产生恐惧。然后,他将他的 CREB-Cre 病毒注射到它们的大脑杏仁核中,果然,额外 CREB 蛋白提供的增强改善了它们对所学知识的记忆。但是,当 Han 使用白喉毒素删除富含 CREB 的神经元时,这种改善被完全逆转了。

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这项技术甚至成功抹去了一个更强的记忆。Han 再次训练老鼠对音调产生恐惧,但这次他使用了更强烈的训练计划,以更牢固地将课程刻在它们的脑海中。同样,删除高水平 CREB 的一小部分神经元也消除了这种记忆。

显然,任何 神经元的破坏都应该对小鼠产生负面影响。为了证明是富含 CREB 的神经元很重要,Han 稍微改变了他的系统,使 Cre 与另一种随机蛋白质配对。这意味着白喉毒素将杀死随机选择的细胞,而不管它们含有多少 CREB。当 Han 这样做时,老鼠仍然害怕那些令人不安的音调。你不能通过随意杀死神经元来抹去记忆;你必须选择正确的神经元。

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所有迹象表明,记忆的丧失是永久性的。注射后十二天,小鼠仍然没有恢复被抹去的东西,尽管它们的整体记忆远未受损。它们完全能够学习新内容,甚至可以通过进一步的训练重新学习对音调的恐惧。杀死富含 CREB 的神经元只会消除杏仁核总数的一小部分。幸存的神经元足以编码新记忆。

总而言之,Han 表明,富含 CREB 的神经元对于记忆形成后的存储至关重要。当小鼠从可怕的经历中学习时,可能有其他神经元被调动起来,但富含 CREB 的神经元显然是关键参与者。没有它们,记忆就会丢失。

有几点需要注意——几天前,我写了一篇关于一项研究的文章,该研究表明,老鼠的恐惧行为由非常不同的神经元网络控制,具体取决于威胁的性质。杏仁核只涉及对电击等经历的恐惧,而对捕食者或暴力同伴的更本能的反应则由下丘脑控制。尚不清楚 CREB 在大脑这个区域的记忆存储中是否同样重要。

但最重要的是,这一点值得再次强调,这本身并不是为了抹去记忆。它是为了这样做以证明特定数量的神经元编码特定记忆——做到这一点最好的方法是抹去它们并观察结果。

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所以,最后,我们来玩个游戏。对于有关此故事的媒体报道,如果看到以下任何一项,请给出 FAIL 分数:

  • 1 分,如果故事以在人类身上抹去记忆的潜在应用为开头。

  • 3 分,如果暗示该研究的目的是寻找抹去记忆的方法

  • 5 分,如果作者认为相同的技术实际上可以在人类身上起作用。

  • 8 分,如果普萘洛尔的故事被提及为另一项记忆抹除研究的例子

  • 10 分加上一大桶讽刺意味,如果故事带有危言耸听的倾向

  • 如果为制造恐慌而使用以下任何元素,则每项额外加 10 分:(i)使用病毒,(ii)使用白喉毒素,(iii)基因工程小鼠。

参考: Han, J., Kushner, S., Yiu, A., Hsiang, H., Buch, T., Waisman, A., Bontempi, B., Neve, R., Frankland, P., & Josselyn, S. (2009). Selective Erasure of a Fear Memory Science, 323 (5920), 1492-1496 DOI: 10.1126/science.1164139

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