树突如何连接大脑中的记忆

《Nature Neuroscience》：Compartmentalized dendritic plasticity in the mouse retrosplenial cortex links contextual memories formed close in time.

　　

如果你曾经注意到，同一天发生的记忆似乎是联系在一起的，而几周后发生的事情却感觉是分开的，一项新的研究揭示了原因：我们的大脑在物理上将发生在同一时间的记忆联系在一起，而不是在神经元的细胞体中，而是在它们被称为树突的刺状延伸部分。

这一发现源于对老鼠的研究，研究人员使用先进的成像技术观察记忆的形成，包括捕捉活体动物单细胞分辨率的微型显微镜。

这项研究表明，记忆储存在树突的隔室中：当一个记忆形成时，受影响的树突会准备好捕捉在接下来的几个小时内到达的新信息，将在同一时间形成的记忆联系起来。第一作者，俄亥俄州立大学心理学助理教授Megha Sehgal说：“如果你把神经元想象成一台计算机，树突就像里面的微型计算机，每个树突都在执行自己的计算。这一发现表明，我们的大脑可以将及时到达的信息与相同的树突位置联系起来，从而扩展了我们对记忆组织方式的理解。”

这项研究最近发表在《自然神经科学》杂志上。

虽然大多数学习和记忆研究都集中在单一记忆是如何在大脑中形成的，但Sehgal的实验室旨在确定我们是如何组织多个记忆的。

“这个想法是，我们不会孤立地形成记忆。你没有形成任何记忆。你使用这些记忆，形成一个记忆框架，然后当你需要做出适应性决定时，从这个框架中提取信息。”

神经元，主要的脑细胞，被认为是编码和传递信息的。树突——从神经元延伸出来的树枝状突起——在信息处理、接收传入信息并将其传递给神经元细胞体的过程中起着至关重要的作用。

但是树突不仅仅是被动的管道——每个树突分支都可以作为一个独立的计算单元。Sehgal说，虽然树突一直被认为在大脑功能中起着重要作用，但它们如何影响学习和记忆至今仍不清楚。

在实验中，当老鼠在短时间内暴露在两个不同的环境中时，研究小组发现，这些空间的记忆变得相互关联。如果老鼠在其中一个空间受到轻微的电击，动物在两个环境中都因恐惧而冻结，将来自一个房间的电击与另一个房间的电击联系起来。

这项研究的重点是脾后皮层（RSC），这是一个对空间和环境记忆至关重要的大脑区域。研究人员观察到，关联记忆始终与同一组RSC神经元及其树突分支有关。

研究小组通过观察树突棘（树突上神经元交流的微小突起）来追踪树突水平上的这些变化。新记忆的形成触发了簇状树突棘的增加，这一过程对于加强神经元之间的交流和促进学习至关重要。

在第一次记忆之后形成的树突脊柱簇更有可能在第二次记忆中吸引新的脊柱，在大脑中物理地将这些经历联系起来。

为了确认树突在连接记忆中的作用，研究小组使用了光遗传学，这是一种允许研究人员用光控制神经元的技术。通过重新激活在记忆形成过程中活跃的特定树突片段，他们能够将其他不相关的记忆联系起来，进一步证明树突变化在形成记忆网络中的重要性。

Sehgal说，除了阐明树突在连接记忆方面的未知作用外，这些发现还为理解记忆相关疾病开辟了新的途径。

她说：“我们的工作不仅扩展了我们对记忆如何形成的理解，而且还为操纵高阶记忆过程提供了令人兴奋的新可能性。这可能对开发治疗记忆相关疾病（如阿尔茨海默病）的方法产生影响。”