生命學院鐘毅課題組發(fā)現(xiàn)一種不需要蛋白質合成卻能長期維持的情境依賴記憶
2019年10月7日，清華大學生命科學學院鐘毅課題組在《自然通訊》（Nature Communications）發(fā)表了題為“果蠅能夠形成一種不需要蛋白質合成依賴的固化的長時程記憶”（Long-term memory is formed immediately without the need for protein synthesis-dependent consolidation in Drosophila）的研究論文。該論文首次揭示了“情境效應”是依賴于一種不需要蛋白質合成卻幾乎能夠終生維持的情境依賴記憶，并揭示了這種記憶提取的多感官整合神經(jīng)機制。這一研究顛覆了人們對于長期記憶的認知，并啟發(fā)科學家們重新理解記憶的本質。
在整個學習記憶研究領域的一個常識是長時程記憶的形成需要一個維持數(shù)小時的、需要新蛋白質合成的記憶固化過程。在果蠅嗅覺懲罰性記憶中，長時程記憶的形成更是需要重復十次、每次的時間間隔在15分鐘的學習過程。這種訓練下形成的長時程記憶需要數(shù)小時的時間來進行固化，維持7天以上。而簡單的一次訓練則只能形成相對不穩(wěn)定的記憶，并在24小時之內幾乎完全被遺忘掉。今日鐘毅課題組發(fā)表的論文則發(fā)現(xiàn)了一種長期維持的情境依賴記憶（cLTM, context-dependent long-term memory）。研究人員發(fā)現(xiàn)，在果蠅中簡單地一次訓練就能夠馬上形成這種記憶，不需要固化過程卻能夠維持超過14天而不衰減。
圖1：情境依賴記憶維持曲線
令人出乎意料的是，這種記憶的維持不僅不需要新蛋白質合成，還不依賴于經(jīng)典的果蠅嗅覺學習記憶中樞：磨菇體（MB, mushroom body），而是依賴于另一個嗅覺高級中樞側角（LH, lateral horn）。側角通常被認為是負責嗅覺相關的先天行為，它會與多個腦區(qū)連接。在這里，研究人員發(fā)現(xiàn)情境依賴記憶的提取需要環(huán)境中多種感官信息的匹配，如訓練環(huán)境與測試環(huán)境的光線環(huán)境、溫度、觸覺信息等等。在記憶提取時，這些信息會整合到側角，共同調控情境依賴的嗅覺記憶提取。這些研究成果揭示了心理學中情境效應的神經(jīng)機制，并且這種長期維持卻又不依賴于固化的記憶形式啟發(fā)我們重新理解學習與記憶的本質。
圖2：情境不依賴記憶與情境依賴記憶提取機制解析
清華大學生命科學學院博士生趙博涵、孫佳孟為本文共同第一作者。張煦晨博士、博士生莫涵、本科生牛藝鈞、李乾博士和王連章參與本文研究。清華大學鐘毅教授為本文通訊作者。本研究感謝李巖博士、劉力博士、朱巖博士、李毓龍博士、饒毅博士、張偉博士、Ronald L. Davis博士贈送的果蠅品系，感謝胡皖桐博士、張云川博士、張立偉博士、雷博和陳俞君提供的幫助和建議，感謝國家自然科學基金、北京市科委和清華-北大生命聯(lián)合中心的資助。
全文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-019-12436-7
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