PNAS：報道大腦如何選擇性記憶新地方

　　當你進入一個房間，你的大腦必須接受各種感官信息轟炸。如果是你所熟悉的房間，大部分信息已經儲存在你的長期記憶之中，如果是你不熟悉的房間，大腦如何安放和處理新記憶呢？

　　麻省理工大學的神經學家找到了大腦處理新場所信息的方式。

　　“人類大腦必須具備在一個全新環境中記憶特殊事物的能力，這項能力對我們人類能否適應這個世界至關重要，”RIKEN-MIT神經回路遺傳學中心主任、生物學和神經科學教授Susumu Tonegawa說。

　　大約15年前，Tonegawa實驗室發現海馬的CA3區負責新環境的記憶形成。研究人員假設，當進入一個新環境時，CA3區應接收來自其他腦區的記憶形成刺激信號。他們認為，傳遞信號的化學物質應該是神經調質(neuromodulators)，神經調質從藍斑（locus coeruleus，LC）和大腦獎賞系統關鍵組成部分腹側被蓋區（ventral tegmental area，VTA）發出，然后被CA3接收。

　　LC已被證明能響應一系列包括視覺、聲音和氣味等感官輸入，然后將這些信息發送到其他腦區，包括CA3區。于是，研究人員決定將注意力主要集中在LC上。

　　為了解開LC-CA3的溝通作用，研究人利用光遺傳構建了二者之間神經元活動受阻的轉基因小鼠。

　　為了測試小鼠的記憶能力，他們先讓小鼠們體驗一個未知空地。第二天，再將它們放入相同空間，那些LC-CA3溝通未受中斷的的小鼠，探索空間所用時間比轉基因小鼠短很多，對正常小鼠來說，它們已經熟悉了這片區域。而LC-CA3通路受阻的小鼠們第二天探索相同環境的時間與第一天相同，表明它們無法形成對新環境的記憶。

　　LC起作用的方式似乎是向CA3區釋放神經調質多巴胺，此前，人們一直認為LC是海馬去甲腎上腺素的主要供源。研究人員認為，多巴胺的大量涌入可以幫助CA3強化突觸和新地點記憶形成能力。

　　如圖所示，標記紅色的是去甲腎上腺素轉運體（norepinephrine transporter，NET）陽性細胞（代表藍斑），標記綠色的是腺相關病毒（adeno-associated virus，AAV）介導的光敏抑制視蛋白古紫質（archaerhodopsin，Arch），標記藍色的是腦干細胞。

　　研究人員隨后發現，除了新環境以外的其他記憶類型（如恐懼）并不需要這種機制。LC和CA3的關聯是CA3形成長期空間記憶的必要條件。

　　“大腦如何選擇性地記住某事物一直都是個謎，”愛丁堡大學神經科學教授Richard Morris在評價這篇12月26日發表的《PNAS》文章時說道。“LC和CA3的通路活性在接觸新環境時最為強烈，意味著這條神經回路的活化能重現個人經歷，幫助記錄和保存曾發生過的事情和曾去過的地方。”

　　研究人員說，這種機制可以幫助動物高效記錄新環境，而不至于浪費智力來記錄已經熟悉的地方。

　　“當我們接觸感官信息時，我們實際上已經在無意識地選擇記憶。對動物生存來說，記住某些特定的事物是必要的，而其他已經熟悉的事物也許會被標記為可被遺忘的，”文章一作、前MIT研究員Akiko Wagatsuma說。

　　LC如何識別一個環境是新還是舊？仍有待闡明。研究人員推測，可能是某腦區能將新環境與已經儲存的記憶或已形成的對環境的期望進行比對，但還需要更多實驗進行驗證。“這將是另一個艱巨挑戰，”Tonegawa。“希望有新技術能幫助解決這一問題。”