BU神经科学家希望找到治疗记忆障碍的新方法

BU神经科学家希望找到治疗记忆障碍的新方法

您可能不知道，但每次您回忆起某个记忆时（例如您第一次骑自行车或第一次参加高中舞会），您的大脑都会轻微地改变记忆。 这几乎就像添加 Instagram 过滤器一样，每个回调都会填充详细信息并更新或丢失信息。

“我们无意中对过去的经历进行了过滤，”波士顿大学的神经科学家 Steve Ramirez (CAS'10) 说。 他说，即使经过过滤的记忆与原始记忆不同，大多数情况下你也能分辨出基本图像是什么。

“记忆与其说是对过去的录像，不如说是一种重构，”波士顿大学艺术与科学学院心理学和脑科学助理教授拉米雷斯说。 记忆的可塑性既是福也是祸：当我们记住不正确的细节时，这很糟糕，但好在我们的大脑具有塑造和更新记忆的天然能力，以降低它们的影响力，尤其是当它是可怕或创伤性的事情时。

那么，如果我们能够利用记忆的可塑性来治愈抑郁症和创伤后应激障碍（PTSD）等精神障碍，又会怎样呢？ 这正是拉米雷斯和他的研究团队正在努力的方向。 经过多年对小鼠记忆的研究，他们不仅弄清楚了大脑存储积极和消极记忆的位置，还弄清楚了如何通过人为刺激其他更快乐的记忆来压制消极记忆。

我们的百万美元想法是，如果大脑中已经存在一些精神障碍的解决方案怎么办？ 如果记忆是实现这一目标的一种方式呢？”

Steve Ramirez，波士顿大学艺术与科学学院心理学和神经科学助理教授

在两篇新论文中，他和他的团队展示了我们情感记忆的力量，以及我们的经历——以及我们处理它们的方式——如何在大脑上留下实际的物理痕迹。

映射积极和消极的记忆

使用记忆来治疗记忆障碍的最重要步骤之一是了解大脑中积极记忆和消极记忆存在的位置以及如何区分两者。 记忆存储在大脑的所有不同区域，个体记忆本身以称为印迹的细胞网络存在。 拉米雷斯的实验室对大脑海马体中的记忆网络特别感兴趣，海马体是一种腰果形状的结构，可存储对形成和检索记忆至关重要的感觉和情感信息。

在《自然通讯生物学》上发表的一篇新论文中，Ramirez、主要作者 Monika Shpokayte (MED'26) 和波士顿大学神经科学家团队绘制了积极记忆和消极记忆之间的关键分子和遗传差异，发现两者实际上在多个层面上存在显着差异。 事实证明，情绪记忆，就像积极或消极的记忆一样，在物理上不同于其他类型的脑细胞，而且彼此之间也不同。

波士顿大学系统神经科学中心的成员拉米雷斯说：“这非常疯狂，因为它表明这些积极和消极的记忆在大脑中拥有各自独立的位置。”

研究作者发现，正向记忆细胞和负向记忆细胞几乎在各个方面都存在差异——它们主要存储在海马体的不同区域，它们通过不同类型的途径与其他细胞进行交流，并且两种类型细胞中的分子机制似乎不同。

“因此，大脑中积极记忆和消极记忆的区分[可能]存在分子基础，”拉米雷斯说。 “我们现在有许多标记可以区分海马体中的阳性和阴性。”

只有借助称为光遗传学的先进神经科学工具的帮助，才能看到并命名积极和消极的记忆。 这是一种让脑细胞受体对光做出反应的方法；研究人员将无害的激光射入大脑，以激活已被赋予对光做出反应的受体的细胞。 他们还可以通过引入受光激发的荧光蛋白来对积极和消极记忆进行颜色编码，例如，积极的记忆细胞网络发出绿色的光，消极的细胞网络发出红色或蓝色的光。

重新连接不好的记忆

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在研究人员标记小鼠的记忆之前，他们必须首先建立记忆。 为了做到这一点，他们让啮齿类动物经历普遍良好或不愉快的经历——积极的经历可能是啃美味的奶酪或与其他老鼠交往；积极的经历可能是吃美味的奶酪或与其他老鼠交往； 负面的经历可能是脚部轻微但令人惊讶的电击。 一旦形成新的记忆，科学家就可以找到保留该经历并使它们发出特定颜色的细胞网络。

一旦他们能够看到记忆，研究人员就可以用激光人工激活这些记忆细胞，并且正如拉米雷斯的团队也发现的那样，重写负面记忆。 在《自然通讯》发表的一篇论文中，他们发现人为地激活积极的经历会永久地改写消极的经历，并减弱不良记忆的情绪强度。

研究人员让老鼠回忆起消极的经历，在恐惧记忆检索过程中，他们人为地重新激活了一组积极的记忆细胞。 论文称，竞争性积极记忆更新了恐惧记忆，并减少了记忆激活时和记忆激活后很长时间内的恐惧反应。 这项研究建立在拉米雷斯实验室之前的工作基础上，该实验室发现人为操纵过去的​​记忆是可能的。

激活积极记忆是更新消极记忆的最有效方法，但研究小组还发现这并不是唯一的方法。 他们不仅仅针对积极记忆细胞，还尝试激活中性记忆——这对动物来说是一种常见的、无聊的经历——然后他们尝试激活整个海马体，发现两者都是有效的。

“如果你刺激大量与任何类型的记忆不一定相关的细胞，它可能会产生足够的干扰来破坏恐惧记忆，”拉米雷斯实验室的主要作者和前博士后研究员斯蒂芬妮·格雷拉（Stephanie Grella）说，她最近在洛约拉大学创立了记忆与神经调节机制实验室。

格雷拉说，虽然不可能人工激活人类的记忆，但结果仍然可以转移到临床环境中。 “因为你可以问这个人，‘你能记住任何消极的事情吗？你能记住任何积极的事情吗？’”她说。你不能问老鼠的问题。

她认为，通过提醒人们不良记忆并在治疗环境中正确安排积极记忆的生动记忆，也许可以克服负面记忆对人精神状态的影响。

“我们知道记忆是可塑的，”格雷拉说。 “我们在这篇论文中发现的一件事是，刺激的时机非常关键。”

寻找游戏规则改变者

对于严重抑郁症和创伤后应激障碍（PTSD）的其他更强化的治疗类型，格雷拉建议，最终可能使用经颅磁刺激或深部脑刺激（一种侵入性手术）等工具刺激海马体的大部分，以帮助人们克服与记忆相关的障碍。 拉米雷斯指出，更多的神经科学家已经开始接受使用致幻剂和非法药物的实验性治疗。 例如，2021 年的一项研究发现，控制剂量的 MDMA 有助于缓解一些严重的 PTSD 症状。

“这里的主题是利用奖励和积极性的某些方面来重写我们过去的消极成分，”拉米雷斯说。 “这类似于我们在啮齿动物身上所做的事情，除了人类之外——我们人为地激活了啮齿动物的积极记忆，而他们所做的就是给它们小剂量的摇头丸，看看这是否足以重写该经历的一些创伤成分。” 这些类型的实验指出了进一步研究记忆操纵的临床和有用方法的重要性，但值得注意的是，这些实验是在严格的医疗监督下进行的，不应该在家里尝试。

目前，拉米雷斯很高兴看到这项工作如何进一步突破神经科学的界限，并希望看到研究人员尝试更多开箱即用的想法，这些想法可以在未来改变医学：“我们想要改变游戏规则，对吧？我们想要比目前可用的治疗方法更有效的东西。

来源：

波士顿大学

参考：

Shpokayte，M.，等人。 (2022) 海马细胞区分正印迹和负印迹。 通讯生物学。 doi.org/10.1038/s42003-022-03906-8 。

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