作者 Jessica Hamzelou
翻譯 郭懌暄
審校 嚴冰冰
記憶在大腦中對應獨特的基因表達特徵——這是一種最近才被發現和解開的密碼。 小鼠實驗的研究結果表明，
大腦在神經元之間建立新的連接以儲存記憶。 為此， 神經元需要生成新的蛋白質——而這是由數以百計的基因控制完成的。
在探索大腦如何形成記憶的過程中， 來自耶路撒冷希伯來大學的 Ami Citri 團隊發現， 特定的經歷——例如一次電休克或是吸食一次可卡因——會引起小鼠大腦內基因表達的不同變化。
這些小鼠經歷了一系列正面或負面的事件， 比如， 對腳部的電休克刺激， 甜食犒賞， 攝入使之感覺不適的化學物或可卡因。 一小時後， 研究團隊將小鼠安樂死， 並對包括海馬和杏仁核在內的七個記憶相關腦區內的基因表達進行檢測。
儘管每種經歷都有不同的模式， 相對而言， 較為正面的經歷有較為接近的基因表達特點， 負面經歷亦是如此， 這表明小鼠對負面記憶和美好記憶的記錄方式不同。
此外， 過去的事件也會對基因表達模式產生影響。 例如， 攝入糖分的記憶， 第一次吃糖的小鼠和已養成吃糖習慣的小鼠分別有不同的基因表達模式。 “這種差別非常細微——我們可以據此來區分多種不同的經歷， ”Citri 說。 “如果以基因的開關作為編碼的話， 在大腦中被編碼的每一段記憶都有獨一無二的輸入。 ”基因表達模式通常在事件發生後約一小時達到頂峰。 來自劍橋大學的 Amy Milton 表示， 人類的記憶很可能以相似的方式工作，
Citri 希望可以從血液樣品中探測到記憶相關的基因表達特徵， 這樣就可以在活體動物或人類身上進一步研究。 他表示， 他的團隊已在小鼠研究中得到一些很不錯的早期結果。 如果可行， 這將有助於理解人們如何以不同的方式經歷相同的事件。 “復原能力強的人可能以不同的方式編碼記憶， ”Milton 說。
Citri 認為， 經歷事件後， 除了上述這些迅速達到頂峰的基因表達活動， 基因上也會留下更細微而永久的記號。 儘管還未進行研究， Citri 認為， 表觀遺傳記號也許可以解釋這個人在更遠的過去經歷過的事件。
揭示主觀經歷的基因表達特徵也許可以為醫生提供疾病狀況的深層資訊，
Citri 及其團隊已經在小鼠身上實現了這個想法。 去年在華盛頓特區神經科學協會的年會上 Citri 報告了這一研究， 通過向小鼠注射一個與記憶形成相關的基因改變了小鼠對電休克的記憶， 使之不會在電休克記憶被再次喚醒時因害怕而僵住不動。
比如， 也許有一天， 只要檢測認知相關的腦區， 就能知道遇害者死前是否見過認識的人。 “但是你必須極其迅速地到達現場， 因為蛋白質在死後幾分鐘內開始降解， ” Warburton 說。 “和一個優秀的法醫學家相比， 這種辦法可能無法為你提供更多的資訊， 但是如果最後出了一部相關的電影， 倒是一點都不令人驚訝。
深入理解並治療記憶喪失可能是該研究發現更理想的應用方向， Warburton說。 “如果我們可以找到形成記憶必需的腦區和蛋白質， 我們就可以調控這些神經元， 以治療患者， 例如， 幫助遭受腦部損傷的患者恢復記憶。 ”
【論文題目】Salient experiences are represented by unique transcriptionalsignatures in the mouse brain
【作者】Diptendu Mukherjee, Ami Citri, et al.
【期刊】eLife
【DOI】10.7554/eLife.31220
【摘要】It is well established that inducible transcription is essential forthe consolidation of salient experiences into long-term memory. However,whether inducible transcription relays information about the identity andaffective attributes of the experience being encoded, has not been explored. Tothis end, we analyzed transcription induced by a variety of rewarding andaversive experiences, across multiple brain regions. Our results describe theexistence of robust transcriptional signatures uniquely representing distinctexperiences, enabling near-perfect decoding of recent experiences. Furthermore,experiences with shared attributes display commonalities in theirtranscriptional signatures, exemplified in the representation of valence,habituation and reinforcement. This study introduces the concept of a neuraltranscriptional code, which represents the encoding of experiences in the mousebrain. This code is comprised of distinct transcriptional signatures thatcorrelate to attributes of the experiences that are being committed tolong-term memory.