研究人员发现持久记忆如何在大脑中形成

三岁时帮妈妈做煎饼...在没有训练轮的情况下骑自行车...你的初吻：我们如何保留对很久以前事件的生动记忆?正如发表在《神经元》杂志上的一篇论文所述，阿尔伯特·爱因斯坦医学院的研究人员找到了解释。

“学习新信息并长期存储的能力是大脑最显着的特征之一，”该论文的共同通讯作者Robert H. Singer博士说。“我们在小鼠身上发现了一个惊人的发现，关于产生这些长期记忆的分子基础。 辛格博士是细胞生物学教授，也是Dominick P. Purpura神经科学系的教授，解剖学和结构生物学名誉，以及爱因斯坦RNA生物学项目的主任。

记忆的细胞基础的某些方面已经为人所知。它们由神经元(神经细胞)制造，并储存在称为海马体的大脑区域中。当重复的神经刺激加强突触(神经细胞之间的连接)时，它们就会形成。需要蛋白质来稳定长期记忆所需的持久突触连接。这些蛋白质的蓝图是信使RNA(mRNA)分子，而信使RNA又是从记忆相关基因转录(复制)的。

“矛盾的是，形成持久的记忆需要很长时间 - 几个小时，但与制造蛋白质相关的mRNA和蛋白质在不到一个小时的时间内消失，”Sulagna Das博士说，他是该论文的第一作者和共同通讯作者，也是爱因斯坦细胞生物学研究助理教授。“怎么可能?”

为了回答这个问题，研究小组开发了一个小鼠模型，其中他们荧光标记了从Arc流出的所有mRNA分子，Arc是一种对于将我们的活动和其他经验转化为长期记忆至关重要的基因。研究人员刺激小鼠海马神经元中的突触，然后使用他们开发的高分辨率成像技术实时观察单个神经细胞的结果。

令他们惊讶的是，他们观察到对神经元的单一刺激触发了许多循环，其中记忆编码基因Arc产生mRNA分子，然后将其翻译成突触强化Arc蛋白。

“我们看到，由最初的突触刺激制成的一些蛋白质分子回到Arc并重新激活它，启动了mRNA形成和蛋白质生产的另一个循环，随后是其他几个，”辛格博士说。

“随着每个周期，我们看到越来越多的蛋白质积累在突触处形成'热点'，这是记忆被固定到位的地方。我们发现了一个以前未知的反馈回路，它解释了短寿命的mRNA和蛋白质如何创造长寿命的记忆，“达斯博士说。

辛格博士建议，想想背诵一首诗所涉及的内容：“要形成持久的记忆，你需要反复阅读这首诗，每次阅读都可以被认为是一种间歇性的刺激，为突触添加记忆构建蛋白质。

Das博士指出，Arc基因的错误表达与人类记忆困难有关，并与神经系统疾病有关，包括自闭症谱系障碍和阿尔茨海默病。“我们对Arc对神经细胞刺激的反应的了解可以提供对这些健康问题原因的见解，”她指出。