時(shí)間：2017-12-27 熱度：

“左腦袋是水，

右腦袋是面，

不動沒事，

一動就成漿糊了！”

----來自網(wǎng)絡(luò)的笑話

這是一則朋友之間開玩笑的話，雖是玩笑，但能看出人們對于左右腦的功能區(qū)分有著十足的興趣。在大眾認(rèn)知和心理學(xué)中，左右腦似乎與不同的能力相關(guān)，比如人們認(rèn)為左腦負(fù)責(zé)邏輯思維等理性的東西，而右腦負(fù)責(zé)情感、音樂等感性的任務(wù)，正是“一半海水、一半火焰“。

“一半海水，一半火焰”

那么“海水”和“火焰”究竟是怎么互相合作的呢？他們的合作有何重要功能？且看今天的研究工作：“The interhemispheric CA1 circuit governs rapid generalisation but not fear memory”(1)。

 

舉一反三是怎么實(shí)現(xiàn)的？

記憶是人類永恒的話題，九游會j9每天都在獲取各種各樣的信息并將其編碼為記憶，存儲下來。然而，大家一定有所體會，學(xué)習(xí)的條件和記憶提取的條件極少情況下是類似的，換句話說，九游會j9所學(xué)的東西都是活學(xué)活用的，并不依賴于記憶內(nèi)容的精確重現(xiàn)，這種現(xiàn)象就依賴于記憶的泛化。正是有了泛化，九游會j9才能夠不斷把新知識與過去的知識融合起來。

 

那么，記憶的泛化如何發(fā)生？

過去的研究告訴九游會j9，記憶形成后，需要數(shù)周的時(shí)間，記憶的泛化才能形成，所以人們一致認(rèn)為記憶的泛化是一個(gè)緩慢的過程。但是，這種理論與九游會j9的體會亦有矛盾，九游會j9常常能夠在短期內(nèi)，依靠一些片段，回憶起之前發(fā)生的事情，這就是記憶的快速泛化。

 

了解記憶快速泛化非常重要，因?yàn)楹芏嗉?。熱綈⒍暮Ｄ，患者早期的泛化即受損，而其精準(zhǔn)記憶能力并沒有受到影響。一旦九游會j9了解了快速泛化的原理，九游會j9能夠?qū)Υ祟惣膊∵M(jìn)行早期診斷。

另外，相信很多朋友已經(jīng)觀看了熱播的馮小剛導(dǎo)演作品《芳華》，劇中女主角何小萍在經(jīng)受刺激后產(chǎn)生的精神疾。贍芤燦爰且淶墓確夯泄，這也是嚴(yán)重的社會問題，特別是對于那些經(jīng)歷過嚴(yán)重精神刺激的人群。

 

那么，九游會j9前面提到的左右腦關(guān)系與記憶泛化有何聯(lián)系呢？

2017年12月19日，Nature Communications在線刊登了中國科學(xué)院動物模型與人類疾病機(jī)理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐林研究員等人的重要工作，為九游會j9揭示了左右腦海馬CA1之間的聯(lián)系與記憶快速泛化的關(guān)系。這也是九游會j9合作研究者的又一重大研究進(jìn)展。

研究結(jié)果

1記憶泛化的形成和消退模型

“工欲善其事，必先利其器”，要研究記憶泛化，九游會j9首先需要記憶泛化的模型。文中，第一作者周恒博士等人在經(jīng)典的恐懼條件記憶模型基礎(chǔ)上，全新構(gòu)建了一套記憶泛化的行為模型（圖1）。

如圖1所示，動物在適應(yīng)環(huán)境后1天被放置在訓(xùn)練籠（T-box）給予電擊，隨后分別在訓(xùn)練籠和另一個(gè)類似的泛化籠（G-box）中檢測恐懼記憶，恐懼記憶由動物在環(huán)境中的強(qiáng)直程度（Freezing%）指示。

作者首先觀察到，T-box中，動物快速地產(chǎn)生恐懼記憶；而在沒有經(jīng)受過電擊刺激的G-box，學(xué)習(xí)后1小時(shí)，動物也發(fā)生了恐懼行為，九游會j9可以定義為“泛化記憶”（圖1b）。在此基礎(chǔ)上，作者進(jìn)一步觀察了更多的記憶細(xì)節(jié)（圖1c），發(fā)現(xiàn)經(jīng)過記憶的消退（圖1d），1天后，動物對恐懼記憶（T-box中檢測的內(nèi)容）產(chǎn)生明顯消退，而泛化記憶（G-box中測試的內(nèi)容）在記憶消退開始時(shí)即迅速消退，進(jìn)一步說明二者是不同的記憶。

 

圖1 記憶泛化的形成和消退模型

2記憶泛化需要雙側(cè)海馬CA1腦區(qū)

構(gòu)建模型后，作者進(jìn)一步檢驗(yàn)記憶快速泛化的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。作者發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練前，藥物損毀雙側(cè)或單側(cè)海馬CA1除影響恐懼記憶外，還顯著損傷泛化記憶（G-box）；而在訓(xùn)練后、記憶提取前損毀單側(cè)CA1不影響記憶提。牘シ⑾忠恢，但是會顯著損傷泛化記憶（圖2）。

為了進(jìn)一步檢測這種現(xiàn)象，作者構(gòu)建了單側(cè)足底電擊的恐懼記憶模型（圖2e），發(fā)現(xiàn)這種理論上對側(cè)支配的記憶，其泛化后的記憶同樣依賴于雙側(cè)海馬的功能。

 

圖2 記憶泛化需要雙側(cè)海馬CA1腦區(qū)

3雙側(cè)海馬CA1的聯(lián)系

接下來作者借助病毒示蹤和電生理的手段解析了雙側(cè)海馬CA1之間的突觸聯(lián)系（圖3a-d）。進(jìn)一步，為了檢驗(yàn)這條突觸聯(lián)系與泛化記憶的關(guān)系，作者使用腺相關(guān)病毒載體，將破傷風(fēng)毒素輕鏈（TetLC表達(dá)在海馬CA1），阻斷海馬CA1投射神經(jīng)元的遞質(zhì)釋放，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)阻斷明顯損傷恐懼記憶和泛化記憶，而單側(cè)損傷影響的是泛化記憶。

借助光遺傳學(xué)技術(shù)，他們同樣發(fā)現(xiàn)，無論光遺傳抑制單側(cè)還是雙側(cè)海馬CA1神經(jīng)元活動，都會顯著損傷泛化記憶（圖3）。

 

圖3 雙側(cè)海馬CA1的聯(lián)系與記憶泛化

4泛化記憶誘發(fā)雙側(cè)海馬CA1神經(jīng)元突觸聯(lián)系變化

通過電生理實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)雙側(cè)海馬CA1神經(jīng)元的突觸聯(lián)系在恐懼學(xué)習(xí)后發(fā)生增強(qiáng)（圖4a-d）。在記憶消退發(fā)生后，泛化記憶迅速消退（圖1），同時(shí)雙側(cè)海馬CA1的突觸聯(lián)系增強(qiáng)現(xiàn)象消失（圖4e-f）。最后，作者在同側(cè)CA1注射AAV-hM3Dq，表達(dá)化學(xué)遺傳學(xué)通道，在對側(cè)海馬CA1注射化學(xué)遺傳學(xué)通道的配體CNO，增強(qiáng)雙側(cè)CA1聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)這種操作能夠顯著增強(qiáng)記憶的泛化（圖4g-h）。

 

圖4 泛化記憶誘發(fā)雙側(cè)海馬CA1神經(jīng)元突觸聯(lián)系變化

總  結(jié)

記憶泛化的機(jī)理是神經(jīng)科學(xué)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一，解析其中的奧秘對于理解記憶相關(guān)的疾。绱瓷撕笥ぷ酆險(xiǎn)鰨≒TSD），以及未來的人工智能：暗戎涼刂匾。文中使用的大量光遺傳、化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)相關(guān)的AAV病毒載體均由九游會j9生物 提供，九游會j9恭喜徐林老師等科學(xué)家的成果發(fā)表，并將繼續(xù)致力于為廣大神經(jīng)科學(xué)家提供更好的工具病毒，助力神經(jīng)科學(xué)和“中國腦計(jì)劃“。

九游會j9生物 關(guān)注神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最新進(jìn)展，解讀最新思想，提供研究思路。同時(shí)九游會j9將提供優(yōu)質(zhì)的病毒載體，助力基礎(chǔ)研究和科研成果轉(zhuǎn)化。

參考文獻(xiàn)

1.Zhou H, Xiong G-J, Jing L, Song N-N, Pu D-L, Tang X, et al. The interhemispheric CA1 circuit governs rapid generalisation but not fear memory. Nature communications. 2017;8: 2190.