约翰霍普金斯医学院的神经科学家们利用先进的脑成像技术成功地重新激活了小鼠的记忆电路，促使它们即使在没有避难所的情况下也会寻找避难所。
研究小组在9月27日发表在《自然神经科学》上的一项研究中报告称，他们的发现有助于理解记忆在哺乳动物大脑中的组织方式。这项研究对开发缓解或预防与阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病相关的记忆丧失的新方法具有潜在的意义。
具体而言，研究人员发现通过刺激小鼠大脑中的两个不同区域——伏隔核，通常被称为大脑的“快乐中心”，参与多巴胺影响下的行为，以及背侧导水管灰质（dPAG），与防御行为相关——他们能够重新激活一种“空间记忆”，促使小鼠寻找避难所。
资深作者权亨培博士，约翰霍普金斯大学医学院神经科学副教授表示：“通过人工重新激活这些记忆电路，我们促使小鼠在没有通常使它们寻找避难所的恐惧触发因素的情况下，作出类似自然反应的行为。”
科学家们旨在确定哪些大脑区域对导航环境至关重要，这是哺乳动物（包括人类）所具备的一种复杂认知能力。这项实验探索了这种认知功能是否可以被人工重放，可能有助于解释其他哺乳动物在其环境中的行为和感知。
在实验中，研究人员首先允许实验室小鼠探索一个箱子，该箱子一角有一个避难所。研究小组引入各种视觉标记——如三角形和圆形的形状，以及不同的颜色——以帮助小鼠通过附近的地标识别避难所的位置。小鼠花了七分钟来熟悉这个箱子，进出避难所。
接下来，研究人员引入了一种视觉或听觉警告信号，促使小鼠寻找避难所，从而创建了一种与其周围环境和视觉信号相关的空间记忆。
为了特定标记与避难所记忆相关的神经元，科学家们采用了一种叫做Cal-light的光激活基因表达方法，该方法是权亨培在2017年开发的。在识别出伏隔核中与记忆相关的神经元后，他们激活了相关的基因表达，重新唤醒了寻找避难所的记忆，同时也激活了dPAG中的神经元。
这促使小鼠寻找之前存在的避难所位置，尽管原来的危险和避难所本身都不存在。
为此，研究人员首先激活了伏隔核中的神经元，然后单独激活dPAG中的神经元，以确定刺激一个区域是否能引发寻找避难所的行为。
权亨培表示：“当我们单独激活伏隔核中的神经元时，小鼠并没有寻找避难所，这让我们感到惊讶。另一方面，刺激dPAG则导致随机反应，并没有引导它们到之前寻求的避难所区域。”
权亨培指出：“Cal-light系统使我们能够确定特定的大脑功能，帮助实现记忆的细胞映射。”
展望未来，权亨培认为这项研究可能为重新激活或重建阿尔茨海默病患者的记忆电路奠定基础。
“通过掌握记忆的整体结构，我们可能会利用这种方法设计出更有效的策略来预防或延缓神经退行性疾病，”他提到。
研究人员希望通过选择性地标记和重新激活不同大脑区域中具有各种功能的神经元，从而获取对大脑各个方面的记忆更广泛的理解，这些神经元会导致特定的行为。
“理解这些记忆电路是如何相互作用的将增强我们对大脑功能的理解，”他总结道。
该研究包括了来自约翰霍普金斯大学的研究人员，如姜洪勋、莎拉·克鲁塞尔、柳秀妍、本杰明·伯克、尼古拉斯·沙普、崔勇真和塞斯·布莱克肖；来自迈克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所的安明模；以及来自哥伦比亚大学与艾伦研究所的顾子荣和路易·M·科斯塔的贡献。
这项工作得到了迈克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所、国家精神分裂症和抑郁症研究联盟的青年研究员资助以及多项国家卫生研究院的资助：R01MH107460、5U19NS104649、K99 NS119788、DK108230和DP1MH119428。
