大多數(shù)記憶會在幾天或幾周內(nèi)消失，而有些記憶會持續(xù)數(shù)月，數(shù)年甚至一生。是什么讓某些經(jīng)驗在我們的神經(jīng)回路中留下如此長久的烙印?這是神經(jīng)生物學中一個古老的問題，一直沒有得到解決，但是新的證據(jù)指出了令人驚訝的新答案。

在2020年2月10日發(fā)表于《自然神經(jīng)科學》上的一項研究中，加州大學舊金山分校的科學家發(fā)現(xiàn)，老鼠會迅速學習到對被視為威脅的情況的恐懼反應，但要使這種條件反應持續(xù)下去，就需要腦細胞增加其數(shù)量一種稱為髓磷脂的絕緣材料，可用于增強和穩(wěn)定新形成的神經(jīng)連接。

據(jù)加州大學舊金山分校的研究人員稱，有關(guān)髓磷脂在學習中的作用的持續(xù)研究可能有一天會導致諸如創(chuàng)傷后應激障礙(PTSD)之類的痛苦的新治療方法，在這種方法中，由于它們被如此強烈地編碼，它們會不斷地獲得不需要的侵入性記憶。在大腦中。

研究作者Mazen Kheirbek博士說：“我們發(fā)現(xiàn)，一次簡短的恐懼學習經(jīng)歷會導致大腦髓鞘的長期變化以及相關(guān)的神經(jīng)生理學變化，甚至一個月后就可以發(fā)現(xiàn)。”精神病學系和UCSF威爾神經(jīng)科學研究所成員。

他說：“研究新的髓磷脂形成在適應性和適應不良性學習中的作用，對于理解學習和記憶的基本機制，以及確定治療情緒和焦慮癥的新靶標，都是重要的機會。”

Kheirbek在UCSF的研究專注于產(chǎn)生情緒和焦慮相關(guān)行為的神經(jīng)回路，他與威爾研究所成員Jonah Chan博士以及神經(jīng)病學系Debbie and Andy Rachleff杰出教授共同監(jiān)督了這項研究。重點是大腦如何產(chǎn)生髓磷脂，以及為什么它在多發(fā)性硬化癥(MS)中衰退。

髓磷脂在學習中發(fā)揮作用的證據(jù)越來越多

髓磷脂是由稱為少突膠質(zhì)細胞的腦細胞在早期發(fā)育過程中形成的，它們將自身包裹數(shù)百次，圍繞著某些關(guān)鍵神經(jīng)元發(fā)出的分支軸突。這形成了一層厚厚的蛋白質(zhì)和脂肪鞘，就像電纜周圍的絕緣體一樣，在連接一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元的神經(jīng)通路中增強和加速了電信號傳導。

這種絕緣對于大腦最繁忙的信息高速公路特別重要，例如可以延伸三英尺或更多英尺的高速神經(jīng)纖維，使您的大腦幾乎可以立即控制身體的肌肉。對該髓磷脂的損害和相關(guān)的肌肉控制喪失是MS的標志，但是對髓磷脂也可能在健康的成年大腦中發(fā)生動態(tài)變化的可能性的關(guān)注相對較少。

然而，在過去的幾年中，科學家們發(fā)現(xiàn)了長期學習過程中大腦內(nèi)新的髓鞘形成，特別是在運動學習(例如，小鼠學習在復雜的輪子上行駛)和空間學習(小鼠學習，以找到前進的道路)中到迷宮中的特定位置)。

幾十年來，科學家已經(jīng)知道，學習最初取決于大腦通過在神經(jīng)元之間形成新的連接來自我重排的能力。這些新研究表明，越來越多的證據(jù)表明，髓磷脂增強和維持這些新連接的能力可能決定了某些記憶的持久性。

強大的髓磷脂可以穩(wěn)定持久性記憶

這項新研究使這些發(fā)現(xiàn)更進一步，表明髓磷脂的變化不僅在動物的身體運動中起著關(guān)鍵作用，而且在建立持久的情感記憶中也起著關(guān)鍵作用。

當小鼠在具有各種上下文提示的條件調(diào)節(jié)室內(nèi)受到輕度的腳部電擊時，它們會迅速學會將電擊與這種特定的環(huán)境相關(guān)聯(lián)：當它們后來返回同一室時，即使沒有電擊，它們也會凍結(jié)。這被解釋為記住的恐懼的行為表達。

在他們的新研究中，加州大學舊金山分校的研究人員確定，以這種方式獲得的腳部震顫記憶伴隨著內(nèi)側(cè)前額葉皮層中髓磷脂形成的增加，髓鞘是長期記憶形成的重要大腦區(qū)域。

為了測試這種新的髓磷脂是否是動物學習所必需的，研究人員用基因工程改造成無法形成新的髓磷脂的小鼠重復了該實驗。這些小鼠最初在調(diào)理室內(nèi)凍結(jié)，但與正常小鼠不同，它們的恐懼似乎在一個月后消失了。研究人員得出結(jié)論，初步學習不需要新的髓磷脂形成，但在鞏固和維持長期恐懼記憶中起特定作用。

由于髓磷脂的作用是增加沿軸突傳遞的信號的速度和效率，因此髓鞘的變化可能會影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中重要的電信號模式。在他們的新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)失去形成新髓磷脂的能力會長期改變小鼠前額葉皮層神經(jīng)元的活性。

西蒙·潘(Simon Pan)是UCSF的醫(yī)學博士/博士課程的研究生，也是新的《自然神經(jīng)科學》研究的第一作者，概念化并發(fā)起了Chan和Kheirbek實驗室之間的跨學科項目。

潘說：“這項研究是我們對大腦如何根據(jù)學習經(jīng)歷進行自我重塑的理解的重大進步。”髓磷脂的基本特性是它的穩(wěn)定性，它的獨特性使其能夠支持人類，小鼠和其他動物的持久甚至終身記憶。

了解髓磷脂可塑性有助于PTSD治療

在一項實驗中，加州大學舊金山分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠首先接受了抗組胺的富馬酸clemastine富馬酸鹽的治療，這是Chan在2014年發(fā)現(xiàn)的一種潛在的MS療法，可通過增加髓磷脂的產(chǎn)生來發(fā)揮作用，該小鼠表現(xiàn)出對異?？謶钟洃浀漠惓妱诺拈L期記憶。

這項研究的合著者指出，患有PTSD的退役退伍軍人的磁共振成像(MRI)表明，他們增加了大腦海馬區(qū)的髓磷脂含量，該區(qū)域與鞏固經(jīng)歷有關(guān)，將其從短期記憶轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期記憶。

Kheirbek說：“這增加了異常髓鞘化可能與PTSD的病理生理有關(guān)的可能性。”“在創(chuàng)傷后應激障礙患者中觀察到的強烈恐懼反應可能與經(jīng)過clemastine治療的髓鞘增多的小鼠表現(xiàn)出的恐懼反應增加相當。髓磷脂可塑性可能有益于熟練的學習，例如彈鋼琴或記住位置，但如果導致對日常情況持續(xù)的，過于籠統(tǒng)的恐懼反應。”

Chan補充說：“我們現(xiàn)在看到少突膠質(zhì)細胞的產(chǎn)生和髓鞘形成的過程在正常的成年人大腦中可能是相當動態(tài)的。這是一種可塑性，響應于經(jīng)驗并引起持久的變化。這是一個非常新的概念，我們正處于探索的初期。”