《自然-通讯》：参与记忆的脑区到底有多少？

原创 Emilie Lucchesi 神经现实

在马塞尔·普鲁斯特（Marcel Proust）于1913年发表的小说《追忆似水年华（第一卷）：在斯万家这边》中，主人公吃下一口浸过茶水的玛德琳蛋糕之时[1]，那种味道激起了一阵鲜活记忆的涟漪。故事中，玛德琳蛋糕变成了记忆和怀旧情结的符号，而“普鲁斯特的玛德琳”（madeleine de Proust）一词被用来形容能唤起已然淡忘的记忆的气味、声音或味道，沿用至今[2]。

科学家们不断用脑图谱绘制技术研究脑是如何储存和提取记忆的[3]。他们一直以来都猜测，是几个脑区的合作让记忆的形成和回忆成为了可能。

不过，麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所（Picower Institute for Learning and Memory）的一个研究团队最近发现，参与记忆的脑区可不止几个。事实上，数百个脑区都参与了记忆的过程。大部分脑区都没有被充分研究过，而如今，该团队号召其他科学家们拓展他们的研究并踏入这块记忆研究的无人疆域。

论文题目：

Brain-wide mapping reveals that engrams for a single memory are distributed across multiple brain regions

DOI：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29384-4

新的脑区

科学家们用记忆印记（engram）来形容脑用于维持某段记忆的生理过程[4]。

过去，科学家们在海马体、杏仁核和大脑皮层中找到了记忆印记。但现在，科学家们利用脑图谱绘制技术，能比以前区分出更多脑区。2017年发表在《自然》杂志的一篇文章中[5]，一个科学家团队用“人类连接组计划”[6]提供的图像分析了210名健康年轻人的大脑皮层。他们在每个大脑半球中定义出了180个脑区，而这几乎是之前所知的两倍。

这项研究是突破性的，因为过去研究中的分析都只是基于死后的脑或者小鼠研究。尽管小鼠和人类有着相似的脑结构[7]，他们的额叶却更小，也没有理解和创造语言的脑区。

考虑到这些新发现的脑区，皮考尔的团队想要理解记忆是如何分散在这些脑区的。几乎一个世纪以来[8]，科学家们已经建立了相关理论：记忆在各个互相连接的脑区之间是共享的。但记忆又是如何共享的？又有哪些脑区参与了共享？

这些问题难住了该论文的主要作者德拉吉·罗伊（Dheeraj Roy），而2015年还是研究生的他就已经开始思考这个问题了；同样被困住的还有整个研究团队，他们甚至要自己去谷歌搜索相关的专有名词。

- Spooky Pooka -

追寻记忆

这些科学家开始对一群小鼠进行研究，而这些小鼠经过基因编辑，它们的神经元在记忆编码（memory encoding）时能发放荧光。这些荧光在神经元活跃后会留存下来，这就让研究者们看到脑的哪些部分是活跃的。

研究者们将小鼠分为三组：第一组一直待在它们睡觉、玩耍和进食的笼子，也就是“家”里，该组数据提供了小鼠神经元活动的基线水平；研究者们把第二组小鼠从原本的笼子放进一个新笼子，在这个新笼子里，小鼠会经历无害但恐吓性的电击，该组被用作关于记忆编码时神经元活动的实验组；第三组同样从原本的笼子进入第二个笼子并受到电击，但是研究者们把它们又放回了原本的笼子里，并再次将它们引导进之前用于电击小鼠的笼子，该组是关于回忆（memory recall）时神经元活动的实验组。

研究者们将鼠脑保存下来，并用显微镜检验了鼠脑中的哪些细胞在编码和回忆时被激活。科学家们用一个电脑程序来对发出荧光的细胞计数，从而绘制出了小鼠脑中参与形成及回想电击记忆的脑区。

研究人员将实验组的脑区图与那些待在“家”里的小鼠的脑区图进行了比较。在分析脑区图时，研究人员的确看到了他们意料之中的那些参与记忆形成的脑区——丘脑、皮质、中脑和脑干。

不过，他们还看到了一百多个参与记忆编码和回忆的其他脑区，其中有很多未经详细研究的皮质下区域。罗伊说，记忆研究目前只重点关注四到五个众所周知的脑区，而这项研究证明，是时候再深入挖掘其他脑区了。

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一个新方向

皮考尔团队的研究人员为参与小鼠记忆编码和回忆的脑区排了序。背外侧被盖核（laterodorsal tegmental nucleus, LDTg）排在了榜首。不过，罗伊说这个脑区还没有被透彻研究过。

罗伊说：“每两个小时，你就能看到有一篇关于海马体的文章被发表。但对于我们在表格里给予最高“记忆印记指数”（engram index）的结构——背外侧被盖核，如果你用谷歌搜索它，你会发现它太不起眼了。”

论文中的一张图中，研究人员给参与记忆印记编码和回忆的脑区加上了彩色小点。罗伊说，（这类）学术论文一般会有一张图，图中会呈现研究人员在选出的脑区上加的小点。他的团队有意加了九个彩色小点，覆盖了从一侧的腹外侧眶区（ventrolateral orbital area）到另一侧背外侧被盖核的区域。

罗伊说，这些小点的存在是为了向其他研究人员传递一个讯号：希望他们能探索这些被忽视或没被研究过的脑区。

罗伊说：“这篇论文是在告诉记忆研究者们，是时候了。让我们把全景拼凑完整吧。”

参考文献

1.http://art.arts.usf.edu/content/articlefiles/2330-Excerpt%20from%20Remembrance%20of%20Things%20Past%20by%20Marcel%20Proust.pdf

2.https://www.penguin.co.uk/articles/2020/07/more-than-cake-unravelling-the-mysteries-of-proust-s-madeleine

3.https://www.discovermagazine.com/mind/understanding-why-certain-memories-flood-back-and-others-dont

4.https://www.sciencedirect.com/topics/psychology/engram

5.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4990127/

6.http://www.humanconnectomeproject.org/

7.https://qbi.uq.edu.au/blog/2017/02/mapping-brain-scientists-define-180-distinct-regions-what-now

8.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6596490/

作者：Emilie Le Beau Lucchesi | 排版：光影

译者：M.W. | 校对：殷尚墨羽

编辑：老司橘 | 封面：Taylor Callery

原文：

https://www.discovermagazine.com/mind/understanding-memory-recall-and-storage-in-the-brain

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