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恐惧的守护者——为可怕记忆提供安全网的分子

了解创伤后应激综合征与大脑中恐惧记忆和保护性 CSPG 网络的关系。了解更多!

作者:Ed Yong
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正如创伤后应激综合征患者所深知的那样,可怕的经历会非常强烈、持久,而且臭名昭著地难以消除。现在,我们开始明白为什么了。大脑远非试图清除这些记忆,而是通过雇佣一群名为 CSPG(或全称硫酸软骨素蛋白聚糖)的分子保镖来积极保护它们。

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哈佛大学的Nadine Gogolla 通过研究大鼠的大脑发现,CSPG——由糖和蛋白质组成的长链——在神经细胞周围的空间中积聚,并在少数几个细胞周围形成防御性网络。溶解这些网络,大鼠的恐惧记忆就更容易被消除。

这些网络大约在大鼠成年时开始形成,此时它们的恐惧记忆变得更难消除。作为成年大鼠,如果一种无害的感觉(如蜂鸣器声)与一种不愉快的感觉(如电击)配对,它们可以学会对这种无害的感觉产生恐惧,并持续一生。

然而,如果大鼠反复听到不祥的嗡嗡声而没有任何不良后果,这种恐惧的强度就会开始减弱。这个过程被称为消退,但它远不如最初恐惧的产生那样永久或稳固。一旦电击再次出现,恐惧反应就会恢复。这发生得如此之快,以至于记忆显然没有被抹去或覆盖——大鼠只是学会了将其屏蔽。

幼鼠的情况则不同。在出生第三周之前,大鼠的恐惧记忆很容易被消除;只有在这之后,它们才变得不可磨灭。Gogolla 认为这些网络是原因。她观察了出生后第一个月的小鼠大脑,并重点关注了它们的杏仁核,这是一对处理情绪的杏仁状结构。这些区域的 CSPG 网络数量随着时间的推移而急剧增加,尤其是在第三周,此时可擦除的恐惧记忆转变为永久性记忆。这不是巧合。

Gogolla 使用通电地板,训练不同年龄段的小鼠对一阵白噪声产生恐惧。所有小鼠都很快产生了这种新的恐惧,并且如果单独播放白噪声,它们都会失去这种恐惧。但对于在第 16 天之前接受训练的小鼠(在大多数 CPSG 网络形成之前),即使重新引入电击,记忆也消失了。然而,对于在第 23 天之后接受训练的小鼠,它们蛰伏的恐惧很容易再次涌现。

为了清楚地证明这些网络提供的保护作用,Gogolla 着手破坏它们。她给 3 个月大的大鼠注射了一种名为软骨素酶 ABC 的酶,这种酶可以分解 CSPG。一天后,所有的网络都消失了,大鼠恐惧记忆的永久性也消失了。它们可以像其他成年大鼠一样学会恐惧白噪声,但网络的破坏使它们回到了幼年状态,此时它们的恐惧可以轻松快速地消除。只需要几次无痛的白噪声,大鼠的恐惧就完全消失了。

Gogolla 发现,降解网络的注射只有在动物进行首次恐惧训练之前才有效。这意味着保护性网络(以及延伸而言,破坏它们的酶)从根本上改变了我们在大脑中存储记忆的方式。有了这些网络,记忆就会以一种日后难以抹去的方式进行编码。

我们(至少部分地)通过加强不同神经细胞之间的连接(或突触)来存储这些记忆。这种加强过程被称为“长时程增强”或 LTP,并且它被消除 CSPG 网络的注射严重削弱了。这意味着这些网络首先影响了恐惧记忆的存储强度;它们也可能在形成后物理性地保护强化的突触。

抗网络注射对现有记忆不起作用这一事实至关重要。这意味着你不能使用这些酶来消除大鼠“已经存在”的恐惧记忆。它们只能作为一种预防措施,以防止“未来”形成这种记忆的永久版本。即使同样的方法在人脑中有效,我们也无法立即获得消除创伤记忆的方法。最多,它可以为防止易患此类疾病(如焦虑症患者)的人们心中巩固永久性恐惧提供一种方法。

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参考文献:科学 10.1126/science.1174146 和 10.1126/science.1179697

图片:D Sharon Pruitt 的《夜晚受惊的孩子》;图表由 AAAS/科学提供

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