PNAS：长期记忆与顺序有关，而不仅仅是重复

　　

一组神经科学家的一项新研究表明，长期记忆依赖于事件的重复和复杂的神经学习过程，以使这些记忆持续。研究结果提供了对这些类型的记忆是如何形成的更详细的理解，以及对可能破坏它们形成的因素的深入了解。

纽约大学的Nikolay V. Kukushkin是这项研究的主要作者，他解释说:“重复是记忆形成的一个有充分记录的触发器——某件事重复的次数越多，记忆就越好。”该研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。“然而，大脑的机制比这要复杂得多。我们的研究表明，个体重复事件的影响以更微妙的方式相互作用，并在形成长期记忆的工作中具有不同的作用——神经元不仅可以感知重复，还可以感知重复经历的顺序，并可以利用这些信息在建立记忆的过程中区分这些事件的不同模式。”

他补充说:“例如，神经元可以区分两个事件的强度递增顺序和相同的两个事件的强度相反顺序之间的区别，只有当强度随时间增加时才会形成记忆。”

研究人员还包括纽约大学神经科学中心的教授Thomas Carew和纽约大学研究员Tasnim Tabassum，他们试图更好地理解一个记录良好的神经过程背后的原因——具体来说，就是重复的事件诱发了长期记忆，而单个事件却不能。

目前尚不清楚的是，重复的事件是如何相互作用形成记忆的。

为了探索这个问题，科学家们研究了加州海蛞蝓(Aplysia californinica)。海兔是这类研究的模式生物，因为它的简单记忆在分子和细胞水平上被很好地理解。控制记忆的神经元可以被分离出来，并在培养皿中进行研究，就像该研究的作者在这里所做的那样，重现记忆形成的所有基本组成部分。研究人员通过使用重复的化学脉冲来“训练”这些神经元，这些化学脉冲复制了海兔对刺激的反应，比如实验中通常使用的轻微电击。然后，他们监测神经元之间连接的长期强化，从而模仿并观察长期记忆的形成。

纽约大学神经科学中心的研究员、纽约大学自由研究的临床助理教授库库什金解释说:“两次试验学习是一种技术，在两次经历后，可以使海兔，甚至是孤立的海兔神经元形成长期记忆。”“一次试验没有效果，但两次试验，如果它们在时间上有适当的间隔，会有效果。”

作为这些实验的一部分，研究人员专门检测了记忆所必需的蛋白质ERK的活性。

此前，科学家们认为ERK的激活应该在学习过程中积累起来。但在《美国国家科学院院刊》的研究中，研究人员发现了一个更复杂的动态:激活ERK分子(因此有利于记忆)和激活ERK分子(因此反对记忆)之间的“拉锯战”。

他们注意到，仅仅在一次试验后，“拔河”的失效方占了上风，ERK活动被阻止，阻止了记忆的形成。相比之下，为了防止ERK活动减少，因此需要进行第二次试验，以使记忆得以保持。

科学家们使用了训练程序的不同变体——根据不同的刺激模式对记忆产生不同的影响。他们通过改变模拟电击的化学物质浓度来调整个人训练项目的“强度”。当两次试验训练包括不同强度的事件时，只有“弱-强”模式的训练产生了长期记忆，而相反的“强-弱”序列则不能产生长期记忆。换句话说，随着时间的推移，同样的试验组合只有在强度增加的情况下才有效果，而在强度降低的情况下则没有效果。科学家们认为，这可能代表了一种进化上的适应，即优先考虑不断升级的刺激的记忆——正如他们指出的那样，强度不断升级的事件比强度下降的事件具有更强的预测能力。

库库什金解释说:“长期记忆的形成取决于ERK拉锯战中哪一方在时间的推移中获胜。”“但或许更重要的是，这项研究表明，重复事件的影响不会简单地累积。事实上，它们有不同的作用，比如启动和确认信息的长期记忆。神经元不仅能感知重复，还能感知刺激的顺序，它们利用这些信息来区分不同的体验模式。”

文章标题

Precise timing of ERK phosphorylation/dephosphorylation determines the outcome of trial repetition during long-term memory formation