《科学》：思考速度支配记忆巩固

　　

生物通报道：来自美国亚利桑那大学神经学家Bruce McNaughton领导的研究组最近获得了解开大脑如何加工记忆谜团的一片新拼图。通过对大鼠大脑进行研究，研究人员证明在睡眠中，复活的新经历记忆在大脑中以更高的速率被加工。这种回放速度非常快，并且最终将新记忆稳固成长期记忆。这项研究的文章发表在11月16日的《科学》杂志上。

 

记忆以活动模式形式储存在大脑的皮层中。不同的大脑皮层模块加工不同类型的信息——声音、视觉、味道、气味等。皮层将这些活动网络发送到海马体大脑区域。然后，海马创造和分配一种标签，即一类临时的条形码。这种条码对每个记忆都是独特的，并且这些信号会被发回给大脑皮层。

 

皮层中的每个模块利用这种标签来找回它自己的活动部分。例如一个吃午饭的记忆就包括多个模块，每个模块可以记录吃饭时所坐的位置、吃了什么、餐馆的噪音水平等等。尽管吃饭的整个过程可能花费了大概一个小时的时间，但是回放这些记忆则只需8到10分钟。

 

    在实验中，研究人员首先在50分钟的时间里训练大鼠向不同的地方奔跑，随后让大鼠拥有一小时的睡眠时间。实验中，研究人员监测了大鼠脑部mPFC区脑细胞的活动情况。结果发现，在训练时这些细胞表现出了典型的活动模式，在随后的睡眠中，这些细胞表现出了同样的活动模式，但速度大约是训练时的六到七倍。

美国麻省理工学院的神经生物学家Matthew Wilson认为，虽然以前在大脑其它区域，包括海马区，观察到过与记忆有关的加速回放，但这是第一次在mPFC中观测到这种回放。

 

McNaughton和同事表示，大脑加速回放的深层机制目前还不清楚。他们猜测，这一处理记忆的路径有可能由于电信号的运动而具有一个固有的速度，人清醒时，大脑受限于要完成真实的行为，于是不得不减慢了速度。

此前，哈佛医学院的研究人员成功在酵母细胞中合成了一种以DNA为基础的记忆环。这一成果标志着人们向着合成生物学领域又前进了重要一步。

 

在利用随机的DNA小片断构建出基因后，Pamela Silver教授的实验室的研究人员不但重构了基因的动态过程，而且还创造出了一种能够预测记忆如何接收的数学模型。这项研究的结果发表在9月15日的《Gene and Development》杂志上。

 

研究人员建立的这个记忆环的成份很简单，就是两个编码蛋白质（转录因子）的基因。转录因子能调节基因活性。他们将这两个新合成的转录因子编码基因放入一个酵母细胞中，然后让细胞接触半乳糖。第一个基因被设计成在接触半乳糖时开启表达，并产生一种能够附着并活化第二个基因的转录因子。这就是反馈环路的开始。

 

第二个基因还能产生一种转录因子。但这个转录因子就好像一个回力棒一样，能够来回摇摆并结合到同一个基因。这使得这个基因再次产生相同的转录因子，再一次绕回去、再次活化基因。也就是说，第二个基因能够通过它创造出的转录因子来连续开启自己。接着，研究人员除去半乳糖使得第一个基因被关闭，即使这样，这个反馈环路仍然继续运行。（生物通雪花）