《科学》：抹去记忆竟如此简单？
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文献：Goto, Akihiro, et al. "Stepwise synaptic plasticity events drive the early phase of memory consolidation." Science 374.6569 (2021): 857-863.
DOI：https://doi.org/10.1126/science.abj9195
作者：图图 | 封面：?m ?m
我们经常可以在科幻电影里看到，主角团经历重重惊险并获得了重要线索的时候，背后的大boss突然出现，抓起来一阵操作，就到了全体失忆的桥段……但我们的记忆真就如此脆弱吗？
在记忆的处理过程中，通常我们会先在海马体（hippocampus）中编辑信息，暂时存放我们的记忆。但因为仓库不够大，所以为了长期储存和方便未来的调用，这些记忆不久就会被网络传送带送往别的脑区，如大脑皮层（cortex）。那么记忆是如何编码的呢？如何转运的呢？其实在过去的几十年里，科学家们已经给出了很多的猜想和证据，其中最为大众熟知的就是，突触可塑性（synaptic plasticity）是学习记忆的基石，如果突触间的联系得不到巩固加强，那么我们就很有可能会忘记那些从我们生活中匆匆路过的信息。然而，突触可塑性是在何时何地发生的呢？他们会如何影响神经元的表征？这些问题看似简单，但受限于技术方法的发展，一直悬而未决。
近日，来自日本京都大学、理化学研究所脑科学中心的YASUNORI HAYASHI实验室开发了一种新技术，利用光遗传手段精准消除突触间的长时程增强（long-term potentiation，LTP）。通过对突触可塑性定时定点的控制，他们发现这种可塑性在记忆编码的不同阶段扮演着不同的角色。
前期研究表明，早期LTP与树突突触的快速肌动蛋白聚合密不可分，坚定地支持着突触体积地增大，而丝切蛋白（Cofilin，CFL）在低密度的情况下会瓦解actin的稳定性，这使得科学家们猜想，如果可以精确的抑制CFL的活性，是否就有可能选择性消除突触LTP呢？
首先，他们将感光抑制蛋白（SuperNova，SN）嵌入CFL，那么一旦给出相应波长的光，CFL就会因为发色团辅助光失活（CALI）的存在而罢工，从而导致CFL从actin上脱离，促进actin解聚。不仅如此，他们也观察到已经建立起的突触体积的增大（代表建立了LTP）会因此而逆转。然而这种效用并不是随用随生的，只有在LTP发生的前期（10-30min）才会生效，50min后则就失去了这种魔力，相反如果想防范于未然，早早在LTP发生前就一顿操作，其实是徒劳无功的，就像只有你感冒了喝感冒药才有用一样。不用担心的是，虽然CFL-SN的CALI会短暂的破坏突触里的机械构造，但并不会造成永久性的损伤。
- Goto et al., Science -
技术在手，研究者们接着好奇，这种逆转LTP的方法真的能够某种程度抹去我们的记忆吗？他们在小鼠海马体的兴奋性神经元中特异性表达CFL-SN，并将小鼠们置于抑制性躲避学习训练中。与LTP实验结果一致，只有在电击后20分钟内诱发CALI会明显损伤小鼠的记忆（online LTP）。更进一步，之前的研究表明，小鼠在当天休息（睡觉）期间会重播当天学习的内容，相当于线下复习，这是对当天学习记忆的重要巩固过程（offline LTP）。
研究者们进一步发现，如果在小鼠当天训练完回房休息后持续给光照诱导CALI（持续8h）居然可以完全抹去小鼠的记忆，还真的就是“一闭眼一睁眼，我还是昨天的我”。更为有趣的是，线上和线下的LTP居然对于海马体细胞的表征起到不同的作用，前者控制着神经元选择性放电，而后者则可能更关注神经元活动的同步。为了更进一步探究记忆的转移（海马体-皮层），研究者们选择性的利用CALI抑制前扣带皮层（Anterior cingulate cortex，ACC）的神经元突触可塑性，他们注意到在小鼠训练后的第二天给光照可以非常有效的消除记忆，也就是说记忆在学习的第二天就通过建立皮层神经元中的LTP从海马体转移到皮层了。
突触可塑性与记忆是个已经饱经风霜的研究话题，而这个研究“站在巨人的肩膀上”开发出了一个简单的多功能光遗传技术，通过有选择性（时间和空间）的擦除建立起的LTP非常有效地操控记忆的形成、巩固及调用。这为未来对学习记忆的研究提供了一个强有力的技术手段，并且让我们对记忆的认识又迈出了小小（大大）的一步。看来抹去记忆还真是简单呢，真不知道未来的哪一天会用到我们自己身上呢？
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