admin 百科大全 2023-04-08 14:13:36

Neuron｜印痕神经元决定回忆特异性？——小鼠印痕编码特异性假说的验证

记忆检索是访问先前存储信息的过程。以往研究发现，记忆编码条件和检索条件之间的高度一致性有助于记忆的成功回忆。这表明，存储的信息只能通过特定的检索线索访问，这一发现成为了“编码特异性假说”的基础，该假说强调记忆是过去存储的信息和检索记忆时的信息之间的联合过程。经历过的记忆被认为储存在印痕神经元(“engram neurons”)的集合中，它们在经历时被共同活动，且印痕神经元的再激活可诱导记忆检索，这一过程被称为ecphory——唤醒记忆痕迹，使其从潜在状态变为显化活动。

在此背景下，2023年3月28日，多伦多大学Sheena A. Josselyn团队在Neuron杂志上发文研究改变编码和检索条件如何影响印痕神经元再激活和记忆行为表达的程度。

本文中作者使用条件性恐惧行为范式进行实验，中性的音调刺激为条件刺激（CS），负性的足底电刺激为非条件性刺激（US）。印痕神经元可视化的方法有两种：（1）标记法；（2）分配法：在训练事件发生前通过实验（光遗传）增加一部分神经元的兴奋性，使它们被偏向分配到所产生的印痕神经元中。

作者首先对分配法进行了检验。在训练前使用光遗传刺激（31 Hz/20 Hz,30 s）将一部分神经元（ChR2-GFP）分配到印痕神经元集合，在测试期间两个分配组(20 Hz, 31 Hz)中共表达cFos+和GFP+神经元的数量(cFos+|GFP+)显著高于未分配组或无记忆组，且GFP+神经元的重激活程度(cFos+|GFP+)和小鼠的冻结水平之间存在线性相关。这些结果表明分配方法可用于识别印迹神经元（图1）。同时作者又比较了分配法和标记法，发现这两种方法都可用于检验记忆印痕神经元编码特异性假说（图2）。

图1 验证分配方法可视化印痕神经元

图2 印痕可视化方法比较

接下来作者采用药理学状态依赖记忆检索来验证印痕编码特异性假说，根据印痕编码特异性假说，在一种药理学状态下形成的印痕是可用的，但不太容易被重新激活。在该实验中作者采用乙醇来操作小鼠的药理学状态，结果显示，在训练和测试前均注射乙醇或盐水的小鼠冻结水平显著高于乙醇-盐水或盐水-乙醇组小鼠。随后检查了RAM标记的GFP+印痕神经元(训练期活跃的LA神经元)和cFos+神经元(测试间活跃的LA神经元)在各组小鼠中的重叠水平，盐水-盐水组和乙醇-乙醇组都比盐水-乙醇组或乙醇-盐水组表现出更高的印痕神经元再激活水平。这表明状态依赖记忆检索的神经基础可能与学习过程中形成的记忆印痕神经元的可及性和再激活有关。

图3 从训练到测试，改变内部药理学状态会破坏记忆的回忆和记忆印迹的再激活

另外，作者使用分配方法，检查训练与测试时CS线索不同相似程度下记忆印痕神经元的再激活程度。结果表明，根据测试CS与训练CS的相似程度，小鼠表现出分级冻结反应;且印痕神经元(cFos+|GFP+)的再激活程度也表现出类似的分级反应。这表明记忆泛化一定程度上可由记忆印痕神经元再激活的程度来解释的。

图4 从训练到测试，改变声调CS频率会根据与训练CS的相似程度破坏记忆回忆和记忆印迹再激活

接下来，作者采用光遗传状态依赖记忆检索实验重复上述药理学状态依赖记忆检索实验，结果显示，20和30 Hz的光激活也能够作为CS诱导冻结反应（图5），当训练刺激与测试刺激相匹配时，无论刺激是20或31 Hz，冻结反应和记忆印痕神经元再激活程度最高，且冻结反应和印痕神经元再激活水平之间存在很强的正相关。

图5从训练到测试，改变光遗传线索频率会破坏记忆印迹的再激活

最后，作者比较了不同实验中记忆印痕神经元再激活和检索线索诱导的冻结反应，并拟合了三个变量的多元线性回归模型:(1)记忆印痕神经元多少，(2)测试中活跃的神经元，(3)记忆印痕神经元再激活分数与检索线索诱导冻结反应的关系，以检验它们各自对记忆回忆的预测能力。只有印痕再激活评分与冻结水平显著相关，这表明印痕神经元再激活的程度预测了记忆回忆。