撰稿 | AiBrain 内容团队
排版 | AiBrain 编辑团队
人在一生中会有各种各样开心或者不开心的经历，我们总希望能够留住美好的记忆并淡忘痛苦的回忆，但强烈的负面记忆很难被清除，更有甚者，对于负面记忆的管理失调甚至会诱发焦虑、特定的恐惧症或者创伤后应激综合征（PTSD）。
在影视作品中我们有时会看到回忆过去的美好经历可能会帮助长期受困于焦虑或者负面情绪的人缓解他们的症状，近来科学家们的研究似乎佐证了这一方法的科学性。
人们在对学习记忆的研究发现，在动物学习的过程中，会有一些神经元群体在记忆的编码阶段被激活，以稀疏的神经元集群的形式分布于不同的脑区，这些集群又被称作记忆印记（memory trace or memory engrams），这些印记神经元会在回忆/记忆检索（memory recall/retrieval）过程中被再次激活。
一些理论认为记忆的再激活/复现会使已经存在的记忆处于不稳定状态，将动物置于获得记忆时的情景中会帮助记忆再巩固（reconsolidation），而此时引入竞争性的新刺激将会干扰原有的记忆。对于强烈的负性记忆如恐惧记忆来说，如果对记忆的再巩固进行干扰，可能会成为调控负性记忆缓解其带来焦虑的一种方法。
波士顿大学Steve Ramirez研究小组在2015年发表的一项研究中发现，如果在小鼠恐惧记忆的再巩固阶段，人为激活竞争性的正向记忆印记细胞可以缓解恐惧记忆导致的焦虑（Ramirez, S. et al., 2015）。
为了能够进一步研究这个现象背后的机制，厘清不同类型记忆对于恐惧记忆再巩固的影响，该小组结合了神经元活动诱导的印记标记和光遗传技术，建立了一个可以在特定时段人为激活特定神经元印记的小鼠情景恐惧记忆模型，证实了激活海马介导的竞争性正向记忆能够干扰恐惧记忆的再巩固。
近日，该研究以Reactivating hippocampal-mediated memories during reconsolidation to disrupt fear为题，发表于Nature Communications。
在这项研究中，研究人员通过病毒载体向公鼠的海马齿状回神经元中导入了受神经元活性和四环素双重调控的光激活通道蛋白（c-Fos-tTA-TRE-ChR2-eYFP）或对照基因（c-Fos-tTA-TRE-eYFP）：小鼠平时摄取含有四环素（DOX ON）的食物时该蛋白无法表达。而当进入特定实验阶段时，小鼠会在一段时间内使用不含四环素的食物（DOX OFF），同时不同组的公鼠分别进行三种不同类型的行为实验：与母鼠互动（正向）、探索新笼子（中性）、被限制活动（负性），在早期刻基因（c-Fos）启动子的作用下，这三种行为会激活海马齿状回中不同的细胞集群，并在其中表达光激活通道蛋白，随后小鼠再次换成DOX ON食物，从而抑制新的细胞被标记（如下图）。
随后小鼠们经历情景恐惧记忆的学习。在恐惧记忆的回忆阶段，小鼠会分别在回忆的前十分钟或者后十分钟接受激光刺激以激活被ChR2标记的神经元，并在接下来的几天进行一系列的恐惧消退（extinction）和记忆复原（reinstatement）实验（流程如下图）。
研究者发现，在与再巩固相关的回忆早期阶段（前十分钟，下图i）或者回忆的晚期（后十分钟，下图c）使用光遗传人为激活正向记忆标记的神经元集群均能够干扰恐惧记忆的立即表达（僵直行为减少），而在前十分钟激活正向记忆或者中性记忆的神经元还能够干扰恐惧记忆的复现（复现时僵直行为减少下图l），相反激活负向记忆相关的神经元则不能对恐惧记忆产生显著的影响。
研究者们应用这个模型标记和激活了多种编码不同行为活动的记忆印记细胞，发现在记忆在巩固阶段激活海马齿状回区其它类型的正效价行为编码记忆印记细胞（包括直接注射可卡因和直接刺激VTA）均可以干扰记忆的复现，而激活VTA同与异性交互行为一样还能够干扰即时的恐惧记忆回忆，而激活负效价行为（如训练小鼠在其他情景下的恐惧条件学习）或者中性行为（小鼠放置于其原有鼠笼中或进行无VTA刺激的操作性条件反射训练）编码的细胞均未能干扰恐惧记忆的回忆或者复现（如下表）。
这表明特异性激活正效价编码的神经元能够广泛地干扰恐惧记忆的再巩固，从而在长时间尺度上减轻恐惧记忆带来的负面效果。不仅如此，研究人员还将此模型与检测小鼠空间记忆的八爪迷宫相结合，表明了单独激活正向记忆印记细胞只会干扰恐惧记忆的再巩固，却不会影响海马参与的其他记忆功能。
令人惊奇的是，当研究人员放弃行为印记标记法，转而使用高浓度的CaMKII-ChR2-eYFP载体随机标记齿状回中的部分细胞时，在回忆阶段光激活这些细胞同样能减少即时的恐惧记忆表达，并且这种对恐惧记忆的干扰能够一直保持到四天后的记忆复现阶段（如下图）。
随后的细胞染色结果显示，正向记忆标记的细胞大约占总神经元数量的8%，而随即标记的齿状回细胞达到了40%，如果使用稀释过的病毒载体随机标记并激活8%的神经元，尽管可以即时降低恐惧记忆表达，但这种干扰作用并不不持久，在回忆晚期（后十分钟）和记忆消退阶段则达不到高浓度标记的干扰效果。
为了进一步探究此模型中的恐惧记忆减弱是否伴随着原始恐惧记忆相关的神经元集群的变化，研究者们利用c-Fos-tTA-TRE-mCherry标记恐惧记忆训练时的印记神经元，同时用CaMKII-ChR2-eYFP随机标记并激活齿状回神经元诱导恐惧记忆复现减弱，并在复现极端测试后用另一种颜色的c-Fos抗体标记记忆复现过程中激活的神经元并比较两者在光遗传激活组和非激活组中的差异。
结果显示，光遗传激活组和非激活组中总体的原始恐惧记忆印记神经元数量和总体的复现印记神经元数量并无显著差异，但是激活组中原始记忆印记和复现印记共同标记的细胞数量则显著低于非激活组，这暗示着随机激活并没有合并恐惧记忆和干扰行为相关的神经元集群，而是在激活过程中改变了最初的恐惧记忆的印记。
研究者们猜测，这可能是因为记忆再巩固阶段的干扰导致了原始的恐惧记忆细胞集群解偶联，使得记忆印记被分散到不同的细胞集群单元中（假说图如下）。
综合以上的结果，该研究小组的实验表明在恐惧记忆的再激活（回忆）过程中利用光遗传法标记并激活正向记忆印记神经元能够干扰恐惧记忆的再巩固，并影响恐惧记忆的表达和复现，这种定向激活仅能够影响恐惧记忆相关的功能。
这项发现预示着我们有可能对负面记忆进行人为调控，为治疗负面记忆调控障碍相关的疾病如PTSD等提供了初步依据。
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