《自然神经科学》：大脑中防止记忆混淆的回路

加州大学洛杉矶分校的科学家们发现了控制记忆组织方式的大脑回路，并解释了为什么这种回路会在精神疾病中失效。

　　

当一个人经历新的体验时，大脑会面临一个微妙却至关重要的抉择：是将这种体验归类到已储存的记忆中，还是将其作为一段全新的记忆存放起来？做出正确的选择能让大脑帮助人们更好地理解和应对这个世界。但如果选择错误，则可能导致错误的联想形成，而这正是某些精神疾病的特征，例如双相情感障碍和精神分裂症。

在《自然神经科学》杂志上发表的一项研究中，加州大学洛杉矶分校健康中心的研究人员已经确定了可能负责做出这种反应的特定大脑回路。

加州大学洛杉矶分校学习与记忆综合中心的研究人员发现，大脑前额叶皮层的一个区域（与决策和长期记忆相关）在控制大脑海马体（主要的记忆存储中心）中记忆的组织方式方面发挥着积极作用。他们利用小鼠追踪了这种记忆整合发生的具体通路。

“我们早就知道前额叶皮层和海马体在记忆中协同工作，但前额叶皮层究竟如何控制哪些记忆被关联起来一直是个谜，”该研究的第一作者、加州大学洛杉矶分校健康中心的博士后研究员安德烈·德·索萨说。“这项研究发现了一个可以双向调节这一过程的特定回路。”

大脑是否会将两个记忆联系起来，主要取决于两个因素：经历的相似程度以及它们发生的时间间隔。时间间隔较短的经历，例如几小时内的经历，往往会在海马体中自动合并。而当经历相隔数天时，则似乎会启动一个更为深思熟虑的过程。

研究团队利用小鼠发现，当动物在几天后再次进入新环境时，大脑中一个名为腹内侧前额叶皮层（vmPFC）的区域会显著活跃起来，尤其当两个环境明显不同时更是如此。研究人员发现，这种活跃度的激增是大脑将不同记忆区分开来的一种方式。

研究人员发现，腹内侧前额叶皮层（vmPFC）就像一个质量控制检查点。几天后，前额叶皮层有足够的时间巩固先前的记忆。当新的体验出现时，它会将新体验与先前的记忆进行比较。如果两者存在显著差异，vmPFC 会发出信号，指示海马体使用一组新的神经元来记录新体验，从而确保记忆的独立性。当两种体验相似时，vmPFC 会停止工作，允许海马体使用许多相同的神经元来编码两种记忆，并将它们连接起来。如果 vmPFC 的功能受到阻碍，海马体就会失去这种区分能力，并开始错误地将不相关的记忆合并在一起。

为了验证这一点，加州大学洛杉矶分校的研究人员将小鼠置于两个截然不同的环境中，间隔一周。当小鼠进入第二个环境时，研究人员关闭了小鼠腹内侧前额叶皮层（vmPFC）的活动，小鼠的行为表现得如同两个环境相同。当研究人员在第二个环境中对小鼠施加轻微的足底电击后，即使第一个环境中并未发生任何惊吓事件，小鼠再次被放回第一个环境时仍然表现出恐惧反应。

然而，当研究人员在小鼠间隔五小时暴露于两种不同环境时抑制其腹内侧前额叶皮层（vmPFC）的活动，结果却没有任何改变。记忆仍然相互关联。德索萨表示，这表明vmPFC的作用在于管理较长时间跨度的记忆组织，前提是小鼠已经有足够的时间巩固先前的记忆。

该研究还利用多种先进技术，包括安装在小鼠头部的微型显微镜，实时观察单个神经元的放电，以及使用药物或光打开或关闭特定神经元，追踪了腹内侧前额叶皮层 (vmPFC) 发挥其影响的精确途径。

他们发现信号从腹内侧前额叶皮层（vmPFC）传递到一个名为内侧内嗅皮层的中继区域，后者再与海马体进行通信。当这条从vmPFC到内嗅皮层的通路被阻断时，原本应该保持分离的记忆会被错误地合并在一起。当这条通路被人为激活时，即使经历的时间非常接近，原本应该关联的记忆也会被推开。

在这条通路的末端，海马体中一种称为神经胶质样细胞的特定类型的抑制性神经元似乎充当了最终的守门人，调节哪些神经元被募集来存储新的记忆，哪些神经元不被募集。

德索萨说： “令人惊讶的是，这个电路可以双向工作。我们只需操纵这一条通路，就能让原本不应该融合的记忆融合在一起，或者让原本会关联的记忆保持分离状态。这告诉我们，这是一个基本的控制机制。”

德索萨表示，这些发现为理解记忆组织紊乱时究竟发生了什么提供了一个潜在的框架。包括精神分裂症、双相情感障碍和某些焦虑症在内的疾病都与不恰当的联想形成以及前额叶皮层和海马体之间的信息传递受损有关。

这些发现可能也与衰老有关。记忆组织困难是认知衰退的一个有据可查的特征，而前额叶-海马体之间的信息交流已知会随着年龄的增长而退化。

还需要进一步的研究来继续探究前额叶皮层如何与海马体协同作用以指导适当的行为。

“前额叶皮层支持多种重要的认知功能，包括工作记忆、长期记忆存储和决策。我们感兴趣的是，它如何将这些过程与先前的知识结合起来，从而影响海马体在记忆形成和提取过程中的活动。这项研究可能有助于揭示大脑如何整合不同的认知功能以支持适应性行为，以及这些相互作用如何在衰老或疾病中受到干扰。”