美国科学家在小鼠玩虚拟现实游戏时观察了它们的大脑，以阐明记忆是如何从海马体中形成并到大脑皮层中长期存储的。他们发现，前丘脑（与记忆巩固模型没有典型关系的大脑区域）是记忆处理和稳定的重要中转站。
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研究人员发现，在小鼠学习走虚拟现实迷宫时，刺激前丘脑能帮助它们保留通常在几周后就会忘记的记忆。相关研究近日发表于《细胞》。
“我们已经发现了一个判定哪些记忆重要的大脑回路，它对记忆如何长期存储很重要。”洛克菲勒大学的Andrew Toader说。他与Josue Regalado共同领导了这项研究。“一旦小鼠开始学习一项任务，前丘脑就会启动选择过程，并选择哪些记忆长期稳定在大脑皮层中。”
研究小组通过记录小鼠在虚拟现实迷宫中形成和稳定记忆时的大脑活动，将前丘脑确定为一个重点区域。他们注意到，训练结束时，前丘脑的神经活动有所提高，并持续了几周——这与记忆在皮层中重组和存储所需的时间相同。
实验中，小鼠在一个旋转的泡沫聚苯乙烯球上奔跑，同时沿着前面屏幕上投影的走廊行走。走廊通向最后一个房间，在里面小鼠会遇到从一个喷嘴里喷出无限量的糖水、从喷嘴里喷出几滴糖水、从喷嘴里吹出一口气这3种结果中的一种。小鼠接受了不同类型的提示——声音、气味和视觉刺激，这些提示帮助它们了解不同的场景，并在再次玩游戏时预测奖励。
Regalado说：“我们设计了虚拟现实任务，任务越明确、越有认知度，我们就越能看清大脑不同区域是如何参与其中的。”
在小鼠学习了3种不同场景后，研究人员在接下来的几周内测试了它们的记忆。他们根据小鼠跑向最后一个房间的速度以及舔糖水喷口的程度评估其记忆强度，发现小鼠跑向糖水的速度更快，而跑向气流的速度则较慢。与此同时，研究人员还测试了在训练过程中刺激或抑制海马体/前丘脑是否影响小鼠形成记忆并长期储存记忆的能力。
当研究小组在训练过程中抑制小鼠的海马体时，即使在短期内，小鼠也无法学习不同的虚拟现实路线、记住相关结果。然而，在训练过程中抑制前丘脑并没有产生影响，但确实阻止了它们将任务知识转化为长期记忆。
此外，在训练过程中刺激前丘脑提高了小鼠长期存储记忆的能力，这在小鼠只喝了几滴糖水的情况下表现得尤为明显。在没有任何刺激的情况下，大多数小鼠都忘记了导致这一结果的路径，但刺激前丘脑有助于它们记住这条路。
为了进一步研究丘脑记忆存储的作用，该团队将虚拟现实训练计划与新技术结合。该技术可同时成像海马体、丘脑和皮层中的单个神经元。Regalado说：“随着时间推移，我们可以跟踪这些神经元以及小鼠记忆的形成与存储。”
研究人员发现，在无限量糖水和少量糖水两种场景的训练过程中，海马体均被激活，而丘脑优先存储更容易记住的无限量糖水场景的信息。洛克菲勒大学神经科学家、论文通讯作者Priya Rajasethupathy说：“丘脑与皮层之间的长期互动逐渐增加，以稳定这些记忆进行长期存储。”
“对我们来说，有些记忆比其他记忆更重要。”Rajasethupathy说，“我们发现，小鼠不仅需要前丘脑来巩固记忆，而且通过激活该脑区，可以加强小鼠通常会忘记的记忆。”
“这就好比你的生日晚餐和三周前的某一次晚餐。”Toader说，“你更有可能记得你在生日那天吃了什么，因为它对你来说更有意义，而一顿普通的晚餐，你可能第二天还记得，但一个月后就不记得了。”
研究人员表示，关于这种记忆选择和稳定是如何发生的，还有很多需要了解。（冯维维）
相关论文信息：
http://doi.org/10.1016/j.cell.2023.02.024
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