防走失，電梯直達
安全島報人劉亞東A
撰文 | nagashi
編輯 | 王聰
排版 | 水成文
如果你有一份重要的檔案，你會選擇將它放在哪裡？是擺在書架上，還是收在抽屜裡，甚至是藏到保險櫃？
實際上，我們的大腦就非常擅長幹這些事情，它常常把各類記憶歸檔並妥善保管——記憶首先出現在大腦的一部分，如海馬體，後轉移到另一部分進行長期儲存，這一過程被稱為記憶鞏固。
在很長的一段時間裡，人類對記憶的形成和鞏固的認知極為有限，更談不上如電影中那樣消除記憶，覆蓋記憶，甚至是操縱記憶。而如今，日本京都大學的 Yasunori Hayashi 團隊成功利用新的光遺傳技術實現了對記憶的操縱。
這種技術會阻礙神經活動，即所謂的長時程增強（LTP），而長時程增強本來可以在睡眠期間鞏固記憶，從而實現對記憶的消除。
近日，該研究以：Stepwise synaptic plasticity events drive the early phase of memory consolidation 為題，發表在了國際頂尖學術期刊 Science 上。
長時程增強（LTP），是發生在兩個神經元訊號傳輸中的一種持久的增強現象，能夠同步的刺激兩個神經元，進而改變兩者的突觸強度。由於記憶被認為是由突觸強度的改變來編碼的，LTP被普遍視為構成學習與記憶基礎的主要分子機制之一。
既然LTP可以透過神經活動增強突觸，且對記憶形成至關重要，那麼我們是否可以透過檢查何時和哪些細胞進行LTP來確定記憶在大腦中形成的時間和地點呢？
事實上，此前的研究表明，透過藥物可以破壞LTP，但這種方法難以控制，無法在記憶鞏固的特定時間點針對特定的大腦區域進行阻斷。
相信很多人對威爾·史密斯主演的科幻電影《黑衣人》印象深刻，電影中，特工們用一個發出閃光的儀器抹去人們的記憶。
該研究的第一作者 Akihiro Goto表示，這項研究的靈感證實來自於這部電影。他們正做著黑衣人類似的事情，只不過把黑西裝和墨鏡換成了白大褂和安全護目鏡。
在這項研究中，研究團隊注意到一種對突觸功能至關重要的蛋白質——cofilin，並試圖透過神經光學技術來操控它在小鼠大腦中的表達。研究人員將通常用於基因遞送的腺相關病毒（AAV）注射到小鼠大腦，進而表達cofilin和SuperNova感光抑制蛋白的融合蛋白。當暴露在光下時，SuperNova感光抑制蛋白會釋放活性氧，使cofilin失去活性。
實驗流程圖
基於此，研究團隊能夠利用神經光學技術在特定時間窗內選擇性消除記憶的長時程增強（LTP），以此發現不同階段的突觸可塑性發揮了不同的作用。第一波在海馬體局部發揮作用，賦予上下文特異性。第二波，在同一天的睡眠中，將這些神經元組織成同步的放電集合。最後，在第二天睡眠時，前扣帶皮層的LTP是進一步穩定記憶所必需的。
睡眠期間海馬體中的離線LTP是記憶鞏固所必需的
我們都知道，記憶最初在海馬體中編碼，然後轉移到大腦皮層進行長期儲存。這意味著發生在海馬體中的LTP是十分重要的。研究團隊發現，當小鼠在學習一項任務後立即對其海馬體進行光照，然後在學習後的睡眠中再次進行光照，以此打斷了海馬體中發生的LTP，小鼠的這些記憶就會丟失。
海馬體的LTP過程在記憶形成和記憶鞏固中具有重要作用
總而言之，這項研究透過一種新的神經光學技術成功消除了小鼠的記憶，並證明了在記憶鞏固的早期階段，長時程增強（LTP）的精確定位、時間和特徵對記憶的形成是至關重要的。也就是說，可以透過這種定向光照來消除記憶。
該研究的通訊作者 Yasunori Hayashi表示：“這項新技術提供了一種方法，可以在細胞水平上分離大腦中時間和空間上的記憶形成。希望這種方法能帶來一系列精神障礙的治療方法，如阿爾茨海默病、學習障礙和精神分裂症等等。”
參考資料：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj9195
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211112121514.htm
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