无论是度假回到童年家中的愉快体验还是重新回到一个被证明是不愉快的网站的不安，我们经常会发现，当我们回到第一次发生事件的背景时，特定而生动的记忆可能会回流。在神经元的一项新研究中，麻省理工学院Picower学习和记忆研究所的科学家们报告了大脑可能采用的一种机制的发现。
“假设你在晚上开车回家，在天空中遇到一个美丽的橙色黄昏，这让你想起几个夏天前在加勒比海岛度过的美好假期，”研究资深作者，Picower神经科学教授Susumu Tonegawa说。麻省理工学院。“这次最初的召回可能是对假期的一般回忆。但不久之后，你可能会被提醒一些你未曾想过的假期期间发生的特定事件或情况的细节。”
在第二阶段召回的核心，突然生动地提供具体细节，是“整合细胞”的电兴奋性的变化，或通过其连接的特定模式一起编码记忆的神经元集合。在新的研究中，Tonegawa的实验室由博士后Michele Pignatelli和现任都柏林三一学院的前成员Tomas Ryan领导，研究表明，在老鼠在一个环境中形成记忆之后，编码海马区域的记忆的英格兰细胞会称为海马体。如果将小鼠再次置于相同的环境中，则暂时变得更加电刺激。因此，举例来说，如果有一天他们在特定的背景下受到一点震动，
英格兰电池电气特性的具体变化对以前未被认识到的学习和行为有一些直接的影响。重要的是，在返回初始背景后的那个小时内，由于燧石的兴奋性提高，小鼠被证明能够更好地从该背景中的震动中学习，并且即使它们共享一些相似的线索，也能更好地区分它和不同的背景。因此，兴奋性的增加使他们都能学会避免最近发生危险的地方，并且在碰巧有一些无关紧要的相似之处继续正常运作。而且由于效果是短暂的，它并没有迫使它们长时间保持过度调整。
Pignatelli和Tonegawa的团队写道：“短期重新激活会增加特定线索的未来识别能力。”“通过促进快速适应性行为而不永久改变长期英格兰的基本性质，英格兰细胞的兴奋性可能对生存至关重要。”
Tonegawa补充说，“虽然生存解释可能是这种多步骤情景记忆回忆的进化起源”，但它也可能适用于积极的情景记忆，如度假日落体验，同样多。
暴露兴奋性
使用他们设计用于标记特定版画的方法，该团队最初探索了当鼠标返回到之前形成新记忆的环境时会发生什么。他们发现小鼠再次暴露于上下文后5分钟，海马齿状回中的胚胎细胞比3小时前重新暴露的小鼠或未重复暴露的小鼠更具电刺激性。暴露了。随后的实验表明，再次暴露后增加的兴奋性持续一小时，然后减少两小时之间没有差异。
这一发现促使科学家们研究了这一变化的原因。他们对engram细胞的检查显示，当它们更易兴奋时，它们表面上的钾离子表达的“内向整流”通道较少。
同时，如果他们化学干扰蛋白质合成，他们发现它们可以防止兴奋性在一小时后恢复到正常水平。而且，如果诱导离子通道的额外表面表达，则它们防止再次暴露于增加兴奋性的背景。总之，他们的研究结果表明，钾离子通道的表达降低导致兴奋性增加，蛋白质合成结束(约一小时后)。
行为电池
为了理解额外兴奋对行为的影响，该团队进行了实验，测试其对记忆回忆的两个主要策略的影响：模式分离，其中大脑区分线索，以及模式完成，其中大脑从可用线索推断。
为了测试分离，他们首先通过在特定位置给予它们一点震动来训练小鼠(背景A)。第二天，他们将两组小鼠重新暴露于背景A(以增加英格兰的兴奋性)，但将第三组脱离背景A作为一种无法控制的对照。第二天，他们将所有老鼠暴露在一个新的环境中，这个环境分享了一些A的线索，但也有其他的(Context AB)。一些已返回上下文A的小鼠在五分钟后进入上下文AB，而其他小鼠在三小时后进入。
所以发生了什么事?根本没有回到A的老鼠和A和AB之间有三个小时的小鼠在AB中害怕地冻结了，好像他们不能确定他们没有回到A(他们有前一天经历过一次震惊)。在A中仅5分钟前去AB的小鼠在AB中没有冻结。在他们提高的英格兰兴奋性的小时内，他们可以分辨出A和AB之间的区别。
在模式完成测试的第一天，研究人员给了三组不同的小鼠大约10分钟来探索背景(上下文A)。第二天，他们将所有三组返回到背景A中。对照组有点震惊并立即被移除。第二组和第三组每人花3分钟重新探索情境A.然后第二组在五分钟后再次返回进行轻度休克，第三组在三小时后返回以获得震惊。
在第3天，所有三组都返回上下文A.对照小鼠和再次暴露后3小时接受休克的小鼠在恐惧中比在5分钟内受到休克的小鼠更不可能冻结。曝光。他们显然更适应回到A.
科学家们假设增强兴奋性的方式使得记忆增强，这是因为英格兰神经细胞对来自与其他神经元或突触的连接的较低水平的输入更敏感。在连接存储器和行为的更广泛的电路中，它们是可以在较少信息的情况下起作用的继电器。
他们写道：“由于有限的提示可用性，engram细胞的兴奋性增加可能会弥补突触输入的减少。”
除了Pignatelli，Ryan和Tonegawa之外，该论文的其他作者还有Dheeraj Roy，Chanel Lovett，Lillian Smith和Shruti Muralidhar。
RIKEN脑科学研究所，霍华德休斯医学研究所和JPB基金会资助了这项研究。