生命學(xué)院鐘毅課題組發(fā)現(xiàn)一種不需要蛋白質(zhì)合成卻能長(zhǎng)期維持的情境依賴(lài)記憶
2019年10月7日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鐘毅課題組在《自然通訊》（Nature Communications）發(fā)表了題為“果蠅能夠形成一種不需要蛋白質(zhì)合成依賴(lài)的固化的長(zhǎng)時(shí)程記憶”（Long-term memory is formed immediately without the need for protein synthesis-dependent consolidation in Drosophila）的研究論文。該論文首次揭示了“情境效應(yīng)”是依賴(lài)于一種不需要蛋白質(zhì)合成卻幾乎能夠終生維持的情境依賴(lài)記憶，并揭示了這種記憶提取的多感官整合神經(jīng)機(jī)制。這一研究顛覆了人們對(duì)于長(zhǎng)期記憶的認(rèn)知，并啟發(fā)科學(xué)家們重新理解記憶的本質(zhì)。
在整個(gè)學(xué)習(xí)記憶研究領(lǐng)域的一個(gè)常識(shí)是長(zhǎng)時(shí)程記憶的形成需要一個(gè)維持?jǐn)?shù)小時(shí)的、需要新蛋白質(zhì)合成的記憶固化過(guò)程。在果蠅嗅覺(jué)懲罰性記憶中，長(zhǎng)時(shí)程記憶的形成更是需要重復(fù)十次、每次的時(shí)間間隔在15分鐘的學(xué)習(xí)過(guò)程。這種訓(xùn)練下形成的長(zhǎng)時(shí)程記憶需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行固化，維持7天以上。而簡(jiǎn)單的一次訓(xùn)練則只能形成相對(duì)不穩(wěn)定的記憶，并在24小時(shí)之內(nèi)幾乎完全被遺忘掉。今日鐘毅課題組發(fā)表的論文則發(fā)現(xiàn)了一種長(zhǎng)期維持的情境依賴(lài)記憶（cLTM, context-dependent long-term memory）。研究人員發(fā)現(xiàn)，在果蠅中簡(jiǎn)單地一次訓(xùn)練就能夠馬上形成這種記憶，不需要固化過(guò)程卻能夠維持超過(guò)14天而不衰減。
圖1：情境依賴(lài)記憶維持曲線
令人出乎意料的是，這種記憶的維持不僅不需要新蛋白質(zhì)合成，還不依賴(lài)于經(jīng)典的果蠅嗅覺(jué)學(xué)習(xí)記憶中樞：磨菇體（MB, mushroom body），而是依賴(lài)于另一個(gè)嗅覺(jué)高級(jí)中樞側(cè)角（LH, lateral horn）。側(cè)角通常被認(rèn)為是負(fù)責(zé)嗅覺(jué)相關(guān)的先天行為，它會(huì)與多個(gè)腦區(qū)連接。在這里，研究人員發(fā)現(xiàn)情境依賴(lài)記憶的提取需要環(huán)境中多種感官信息的匹配，如訓(xùn)練環(huán)境與測(cè)試環(huán)境的光線環(huán)境、溫度、觸覺(jué)信息等等。在記憶提取時(shí)，這些信息會(huì)整合到側(cè)角，共同調(diào)控情境依賴(lài)的嗅覺(jué)記憶提取。這些研究成果揭示了心理學(xué)中情境效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制，并且這種長(zhǎng)期維持卻又不依賴(lài)于固化的記憶形式啟發(fā)我們重新理解學(xué)習(xí)與記憶的本質(zhì)。
圖2：情境不依賴(lài)記憶與情境依賴(lài)記憶提取機(jī)制解析
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生趙博涵、孫佳孟為本文共同第一作者。張煦晨博士、博士生莫涵、本科生牛藝鈞、李乾博士和王連章參與本文研究。清華大學(xué)鐘毅教授為本文通訊作者。本研究感謝李巖博士、劉力博士、朱巖博士、李毓龍博士、饒毅博士、張偉博士、Ronald L. Davis博士贈(zèng)送的果蠅品系，感謝胡皖桐博士、張?jiān)拼ú┦俊埩ゲ┦?、雷博和陳俞君提供的幫助和建議，感謝國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市科委和清華-北大生命聯(lián)合中心的資助。
全文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-019-12436-7
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