当记忆被编码为积极或消极的经历时,记录会在大脑的不同部位建立起来。研究人员现在正在了解是什么决定了信息的传播方式。
广达杂志的杰森·里昂
您正在肯尼亚度过一生难忘的假期,在野生动物园中穿越热带稀树草原,导游会指出您右边的大象和左边的狮子。多年后,你走进家乡的一家花店,闻到像散布在风景中的桑葚树上的花香。当你闭上眼睛时,商店消失了,你又回到了路虎。深吸一口气,你对幸福的回忆微笑。
现在让我们倒带。您正在肯尼亚度过一生难忘的假期,在野生动物园中穿越热带稀树草原,导游会指出您右边的大象和左边的狮子。从你的眼角,你注意到一头犀牛尾随车辆。突然,它冲向你,导游正在大喊司机要加油。当你的肾上腺素飙升时,你会想,“这就是我要死的方式。”多年后,当你走进一家花店时,甜美的花香让你不寒而栗。
“你的大脑本质上是将气味与积极或消极的感觉联系起来”,加州索尔克生物研究所的博士后研究员李浩说。这些感觉不仅仅与记忆有关。它们是其中的一部分:大脑在编码信息时为信息分配一种情感“价值”,将经历锁定为好的或坏的记忆。
现在我们知道大脑是如何做到的。正如李和他的团队最近在《自然》杂志上报道的那样,唤起微笑的记忆和引起颤抖的记忆之间的区别是由一种称为神经降压素的小肽分子确定的。他们发现,当大脑判断当下的新体验时,神经元会调整神经降压素的释放,这种转变会将传入的信息发送到不同的神经通路,被编码为积极或消极的记忆。
麻省理工学院的神经科学研究人员 Praneeth Namburi 进行了许多早期手术,这些手术有助于确定记忆效价的建立地点和方式。
那么这些结果表明,如果你的价分配系统崩溃了——例如,当一只愤怒的犀牛向你收费时,会发生什么? “你只是稍微关心一下,”泰伊说。你那一瞬间的冷漠会被记录在记忆里。她补充说,如果你在以后的生活中发现自己处于类似的境地,你的记忆不会激励你紧急尝试逃跑。
然而,杜兰大学脑研究所教授杰弗里塔斯克说,整个大脑回路关闭的可能性很低。突变或其他问题更有可能只是阻止该机制正常工作,而不是反转价态。他说:“我很难看到有人将冲锋的老虎误认为是一种爱的方式。”
郝丽表示同意并指出,即使初级效价系统失败,大脑也可能具有后备机制,可以加强奖励和惩罚。他补充说,这将是未来工作中一个有趣的问题。
塔斯克指出,研究价系统缺陷的一种方法可能是检查非常罕见的不报告感到恐惧的人,即使在通常被认为是可怕的情况下也是如此。各种不常见的情况和伤害都会产生这种影响,例如 Urbach-Wiethe 综合征,它会导致杏仁核中形成钙沉积,从而抑制恐惧反应。
大脑是一个悲观主义者
这些发现“在促进我们对恐惧回路和杏仁核作用的理解和思考方面非常重要,”李文说。她补充说,我们正在更多地了解神经降压素等化学物质,这些化学物质不如多巴胺广为人知,但在大脑中发挥着关键作用。
郝丽说,这项工作指出了大脑默认悲观的可能性。大脑必须制造和释放神经降压素才能了解奖励;学习惩罚需要更少的工作。
这种偏见的进一步证据来自老鼠第一次进入学习环境时的反应。在他们知道新的关联是积极还是消极之前,他们的丘脑神经元释放的神经降压素减少了。研究人员推测,新的刺激会自动被赋予一个更负的效价,直到它们的背景更加确定并且可以赎回它们。
“你对消极体验比积极体验更敏感,”郝丽说。如果你差点被车撞到,你可能会记住很长时间,但如果你吃了好吃的东西,这种记忆可能会在几天内消失。
瑞恩对将这种解释扩展到人类更加谨慎。 “我们正在处理在非常非常贫困的环境中长大并且具有非常特殊的遗传背景的实验室老鼠,”他说。
不过,他说,在未来的实验中确定恐惧是否是人类大脑的实际默认状态会很有趣——以及这种情况是否因不同物种而异,甚至因生活经历和压力水平不同的个体而异。
研究结果也是大脑如何整合的一个很好的例子,李文说:杏仁核需要丘脑,而丘脑可能需要来自其他地方的信号。她说,知道大脑中哪些神经元正在向丘脑提供信号会很有趣。
最近发表在《自然通讯》上的一项研究发现,一个单一的恐惧记忆可以编码在大脑的多个区域中。涉及哪些电路可能取决于内存。例如,神经降压素对于编码没有太多情感的记忆可能不太重要,例如当你学习词汇时形成的“陈述性”记忆。
对 Tasker 来说,Tye 的研究发现单个分子、功能和行为之间的明确关系令人印象深刻。 “在信号和行为、电路和功能之间很难找到一对一的关系,”Tasker 说。
神经精神目标
神经降压素和丘脑神经元在分配效价中作用的明确性可能使它们成为治疗神经精神疾病药物的理想靶标。郝丽说,理论上,如果你能修复价分配,你也许可以治疗这种疾病。
目前尚不清楚靶向神经降压素的治疗药物是否可以改变已经形成的记忆的效价。但这就是希望,Namburi 说。
从药理学上讲,这并不容易。 “众所周知,肽很难使用,”Tasker 说,因为它们不会穿过血脑屏障,使大脑免受外来物质和血液化学波动的影响。但这并非不可能,开发靶向药物是该领域的主要方向,他说。
我们对大脑如何分配价的理解仍然存在重要差距。例如,尚不清楚神经降压素与杏仁核神经元中的哪些受体结合以翻转价开关。 “这会困扰我,直到它被填满,”泰伊说。
最近被西北大学任命为助理教授并计划在他的新实验室中进一步探索其中一些问题的李浩说,关于有问题的价分配如何导致焦虑、成瘾或抑郁,还有太多的未知数。郝丽说,除了神经降压素,大脑中还有许多其他神经肽是干预的潜在目标。我们只是不知道他们都在做什么。他也很想知道大脑会如何对更模糊的情况做出反应,在这种情况下,这种体验是好是坏还不清楚。
这些问题在郝立收拾好回家过夜后,脑海中久久萦绕。既然他知道他大脑中的哪个健谈细胞网络驱动了他的情绪,他就和朋友开玩笑说他的大脑会抽出神经降压素或将其抑制以响应每一个好消息或坏消息。
“很明显,这是生物学,它发生在每个人身上,”他说。这“让我在心情不好的时候感觉好多了。”
原文: https://www.quantamagazine.org/a-good-memory-or-a-bad-one-one-brain-molecule-decides-20220907/