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在瞬息萬(wàn)變的自然環(huán)境中，動(dòng)物需要根據自己所處的環(huán)境與狀態(tài)靈活地提取記憶。然而，日常情緒如何快速且直接地影響記憶痕跡（memoryengram）的提取效率目前還缺乏相關(guān)神經(jīng)機制的闡釋。記憶被認為存儲在一群被稱(chēng)為痕跡細胞（engramcell）的神經(jīng)元集合中，且存在多種狀態(tài)，如沉默態(tài)（不可提?。?、潛伏態(tài)（可以提?。┖突钴S態(tài)（正在提?。?。在沉默狀態(tài)下，只有人為激活痕跡細胞才能誘導記憶表達，而潛伏的痕跡細胞可以通過(guò)自然條件刺激激活，使其變?yōu)榛钴S狀態(tài)以進(jìn)行記憶提取。然而，記憶痕跡的不同狀態(tài)，尤其是沉默狀態(tài)的生理學(xué)意義仍不清楚。
近日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鐘毅教授課題組揭示了Rac1-依賴(lài)的遺忘機制是情緒狀態(tài)影響記憶表達的神經(jīng)基礎。在該研究中，課題組聚焦海馬體CA1區的記憶痕跡細胞與情緒狀態(tài)的關(guān)系，發(fā)現了社交經(jīng)歷引發(fā)的情緒可以雙向調節記憶痕跡的存儲狀態(tài)，如社交獎勵可以將記憶痕跡由沉默態(tài)轉換為潛伏態(tài)，而社交壓力可以將記憶痕跡由潛伏態(tài)轉換為靜默態(tài)。通過(guò)對海馬Rac1活性的檢測與操縱，我們證明了社交獎勵通過(guò)抑制海馬Rac1、社交壓力通過(guò)激活海馬Rac1來(lái)實(shí)現記憶痕跡在不同狀態(tài)之間的轉換。如圖1所示，該研究提供了一個(gè)全新的神經(jīng)生物學(xué)機制來(lái)幫助我們理解日常的情緒變化是如何通過(guò)切換海馬體中的記憶痕跡狀態(tài)來(lái)根據環(huán)境變化靈活調節記憶提取的。
圖1.情緒經(jīng)歷調節記憶痕跡細胞狀態(tài)的神經(jīng)機制
該研究也暗示了在經(jīng)典的長(cháng)期記憶形成過(guò)程中蛋白質(zhì)合成所介導的固化過(guò)程和Rac1活性介導的主動(dòng)遺忘過(guò)程是一個(gè)統一交互的過(guò)程。如圖2所示，學(xué)習會(huì )同時(shí)引發(fā)蛋白質(zhì)合成介導的記憶固化過(guò)程以實(shí)現形成激活態(tài)的記憶痕跡細胞，同時(shí)學(xué)習還會(huì )激活Rac1依賴(lài)的主動(dòng)遺忘過(guò)程來(lái)驅使記憶轉換為靜默態(tài)。通常的有效學(xué)習中，蛋白質(zhì)合成介導的固化過(guò)程同時(shí)會(huì )產(chǎn)生對記憶遺忘的抑制，來(lái)保證記憶的提取并使記憶可以穩定維持。而這種動(dòng)態(tài)的記憶與遺忘的平衡過(guò)程最終賦予了動(dòng)物可以根據實(shí)際面對的場(chǎng)景來(lái)靈活地雙向調節記憶的提取效率的能力，從而更好地面對復雜多變的環(huán)境。本研究對遺忘機制是如何參與到記憶調控中提出了新的理解，即遺忘是調節記憶痕跡狀態(tài)的主動(dòng)過(guò)程，可能是記憶靈活性與動(dòng)態(tài)性的神經(jīng)基礎。
圖2.新的記憶固化模型
上述成果于4月4日以“社交經(jīng)歷通過(guò)調節海馬Rac1活性來(lái)轉換記憶痕跡的狀態(tài)”（Social experiences switch states of memory engrams through regulating hippocampal Rac1 activity）為題發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）期刊上。清華大學(xué)生命學(xué)院2016級博士生雷博，2015級北京大學(xué)、清華大學(xué)和北京生命科學(xué)研究所聯(lián)合培養博士研究生（PTN）呂莉（已畢業(yè)），2018級博士研究生（PTN）胡世強為本文共同第一作者，鐘毅教授和博士生雷博為本文共同通訊作者。清華大學(xué)生命學(xué)院博士后唐義凱為本研究作出了重要貢獻。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金委和清華-北京生命科學(xué)中心的經(jīng)費資助。
