每一天，大腦都會改變它的印象。將創造力和情感體驗激發成持久的記憶，塑造我們的身份並指導我們的決策。神經科學的一個關鍵問題是大腦如何確定哪些信息值得存儲。這些記憶應該持續多久？
最近的研究表明，長期記憶是通過一系列刺激大腦不同部分的分子計時機制形成的。利用小鼠的虛擬現實行為系統，科學家們發現了一些調節因素，可以幫助記憶進入更穩定的狀態，或者讓記憶完全消失。
發表在的一項研究 自然 強調隨著時間的推移，大腦的各個部分如何協同工作來重組記憶。有一些檢查點可以幫助評估每個記憶的重要性以及它的持久性。
“這是一個重要的揭示。因為它解釋了我們如何調整記憶的持久性。”斯科勒霍巴赫家族神經動力學與認知實驗室負責人 Priya Rajasethupathy 表示：“我們選擇記住的是一個不斷發展的過程。”而不是只按一次開關。 ”
超越經典的內存模型
多年來，研究人員一直關注兩個主要的記憶中心：海馬體，它支持短期記憶；海馬體，它支持短期記憶；海馬體，它支持短期記憶。大腦皮層被認為儲存著長期記憶。這些長期記憶被認為是生物開關背後的原因。
Rajasethupathy 說：“大腦中現有的記憶模型涉及類似晶體管的記憶分子，它們充當開關。”
這種舊觀點表明，當記憶被標記為長期存儲時，該記憶將無限期地持續下去。儘管這個框架提供了有用的見解，但它並不能解釋為什麼一些長期記憶會持續數週。而其他記憶幾十年來一直清晰。
連接短期和長期記憶的重要途徑
2023 年，Rajasethupathy 及其同事描述了連接短期和長期記憶系統的大腦迴路。該通路的主要組成部分是丘腦。這有助於確定應存儲哪些記憶並將這些記憶引導至皮質以實現長期穩定性。
這些發現為一個更深層次的問題打開了大門：當記憶離開海馬體時，會發生什麼？哪些分子過程決定記憶是持續還是消失？
虛擬現實實驗揭示記憶持久性
我實驗室的博士後 Andrea Terceros 說，為了檢查這些機制，該團隊創建了一個虛擬現實裝置，允許老鼠創建特定的記憶。 Rajasethupathy 說，創建一個漂亮的行為模型使我們能夠以新的方式解決這個問題。 “通過改變某些經歷重複的頻率，我們能夠讓老鼠比其他人更好地記住某些事情。然後我們研究了大腦，看看哪些機制與記憶持久性相關。”
僅靠相關性無法回答關鍵問題，因此聯合領導者 Celine Chen 創建了一個篩選平台，使用 CRISPR 來改變丘腦和皮質中的基因活性。這種方法表明，去除某些分子會改變記憶的持續時間。每個分子都按照自己的時間尺度起作用。
定時器程序引入了內存穩定性。
研究表明，長期記憶並不依賴於單一的開關。相反，它取決於一系列基因驅動程序，這些基因驅動程序像分子計時器一樣在整個大腦中展開。
預定時器打開很快，但很快消失。讓記憶消失 稍後的計時器將逐漸激活更多 這為關鍵體驗提供了持續所需的結構支持。在這項研究中，重複是重要性的一個觀點。讓研究人員比較經常重複的背景。與偶爾看到的上下文
研究小組確定了記憶維持所需的三種轉錄調節因子：丘腦中的 Camta1 和 Tcf4 以及前扣帶皮層中的 Ash1l。這些分子不需要形成初始記憶。但它們對於保護它們至關重要。破壞 Camta1 和 Tcf4 會削弱丘腦和皮質之間的聯繫。並導致記憶喪失
根據該模型，海馬體 Camta1 及其下游靶標的初始記憶形成使初始記憶保持完整。隨著時間的推移，Tcf4 及其靶點被激活，以增加細胞粘附和結構支持。最終，Ash1l 促進了染色質重塑程序，從而增強了記憶穩定性。
Rajasethupathy 說：“如果你不在這些計時器上促進記憶，我們相信你很快就會忘記它。”
跨生物學的共享記憶機制
Ash1l 是稱為組蛋白的蛋白質家族的一部分。甲基轉移酶這有助於維持其他系統中的類似記憶的功能。 Rajasethupathy 說：“在免疫系統中，這些分子幫助身體記住過去的感染。在發育過程中，這些相同的分子幫助細胞記住它們已經成為神經元或肌肉。並長期保持這種身份。” “大腦可能會重用這些無處不在的細胞記憶模式來支持認知記憶。”
這些發現最終可能幫助研究人員解決與記憶相關的疾病。 Rajasethupathy 表示，通過了解有助於保存記憶的基因程序，科學家或許能夠重新引導記憶，“如果我們知道對記憶鞏固很重要的第二點和第三點，並且我們的第一個區域的神經元正在死亡。也許我們可以繞過受損區域，讓大腦的健康部分接管，”她說。
下一步：解碼內存計時系統
目前，Rajasethupathy 團隊的目標是發現這些分子計時器的工作原理。是什麼決定了它的持續時間？這包括檢查大腦如何評估記憶的重要性並決定記憶應該持續多久。他們的工作繼續表明丘腦是這一決策過程的核心。
Rajasethupathy 說：“我們有興趣了解記憶在海馬體中最初形成之外的生命週期。” “我們認為丘腦和通訊流與大腦皮層平行。它是這個過程的核心。”
