科学家发现将短期记忆与长期记忆联系起来的大脑区域

短期记忆在海马体中形成，如果情况需要，它会在皮层稳定为长期记忆。但在短期记忆和长期记忆之间的曲折路径上发生了什么是一个谜。

现在，一项新研究将前丘脑确定为连接海马体和大脑皮层的大脑区域，这是记忆巩固过程的关键。洛克菲勒的 Priya Rajasethupathy 说：“这些发现有助于理解短暂记忆如何在大脑中重组为逐渐更持久的形式。”

新问题，新技术

记忆巩固的标准模型认为，海马体形成新的记忆，并随着时间的推移训练皮层储存持久的记忆。但科学家们试图弄清楚这是如何发生的，却因技术限制而受阻。

为了弄清楚海马体的短期工作与皮层的长期回报之间会发生什么，科学家们需要在数周内记录活跃、思考的大脑的干预部分。但是，虽然电生理学研究可以同时捕获多个大脑区域，但它们不能一次持续数周。虽然传统显微镜可以记录数周的大脑活动，但它们通常只能关注大脑的一个狭窄区域。

Rajasethupathy 实验室的医学博士/博士生、该研究的合著者 Andrew C. Toader 说：“我们想观察同一只小鼠、同一神经元的记忆如何随时间发生变化。” “因此，我们必须开发技术，在数周内观察海马体和皮质之间干预区域的神经元，跟踪它们并观察它们如何变化。”

有了这项新技术，Rajasethupathy 和她的团队开始研究小鼠的记忆是如何巩固的。由于老鼠需要在数周的成像时间里保持相对静止，因此该团队让老鼠在类似于跑步机的轴向旋转泡沫塑料球上原地奔跑，同时观看虚拟现实迷宫。老鼠在迷宫中做出某些转弯后获得了非常高的奖励，而它们的其他导航决定则产生了轻微的正面或负面反馈。一个月后，老鼠仍然只向迷宫中那些导致高回报的区域奔跑，这清楚地表明它们只记得导致高回报的决定。

“关键是老鼠可以在短期内学习所有三种结果——非常高的奖励、低奖励和不利的结果——但只有高奖励会在一个月后被记住，因为它是最显着的记忆，”说Josue Regalado 是 Rajasethupathy 实验室的博士生，也是该研究的合著者。“这样，我们就可以在记录将要保存的记忆时测量神经回路的差异。”

聚焦前丘脑

研究小组发现，大脑的前丘脑似乎可以调节海马体和皮层之间巩固记忆的相互作用。虽然 Rajasethupathy 发现这一点令人惊讶——“前丘脑并不是记忆巩固模型的重要组成部分”——但这一发现也有一定的道理。她知道患有柯萨科夫综合症的人患有严重的健忘症和记忆力减退症，恰好前丘脑有病变。

进一步的调查证实，丘脑在小鼠的记忆巩固中起着关键作用。在随后的两个实验中，Rajasethupathy 的团队发现，抑制丘脑会破坏小鼠长期记忆的形成，相反，增强丘脑会带走原本不会长期储存的记忆，并使它们持续存在。

“有很多方法可以让记忆不再发生，”Regalado 说。“这篇论文的主要突破之一是我们表明，操纵前丘脑是增加记忆重要性并使小鼠长期储存记忆的一种方法。”

Rajasethupathy 实验室未来的工作将调查丘脑究竟是如何促进长期记忆存储的。“问题在于，当记忆很有价值并且需要长期保存时，丘脑会做什么，而对于价值较低的记忆，它不会做什么，”她说。Rajasethupathy 怀疑丘脑会定期提醒大脑皮层，直到记忆从短期变为长期。Rajasethupathy 说：“数周以来，丘脑一直在与皮质进行对话，说‘稳定下来’。” “不太重要的记忆会消失，因为皮质没有从丘脑获得持续的信号来保持这种记忆。”

即便如此，丘脑也可能只是发展故事的一部分。“我们不认为丘脑是记忆巩固所需的唯一区域，我们希望我们的发现能与描述这个中间区域的其他模型相结合，”她说。“我们的发现——一个明确参与小鼠记忆巩固的干预脑区，并且与患有记忆障碍的人类患者有关——为进一步研究提供了途径。”