神经科学家在老鼠玩虚拟现实游戏时观察它们的大脑，以阐明记忆如何从海马体的初始形成到皮层的长期储存。3 月 30 日在《细胞》杂志上发表的一篇报道中，他们发现前丘脑——一个典型地不涉及记忆巩固模型的大脑区域——是处理和稳定记忆的重要中转站。通过在老鼠学习虚拟现实迷宫时刺激它们的前丘脑，该团队能够帮助老鼠保留它们通常会在几周后忘记的记忆。
“我们已经确定了大脑中的一个回路，该回路对于识别哪些记忆很重要以及它们如何被过滤到长期存储中很重要，”Andrew Toader 说，他与 Josue Regalado (@josueregalado96) 共同领导了这项研究。洛克菲勒大学的研究生。“一旦老鼠开始学习一项任务，丘脑就会执行这个选择过程，并选择哪些记忆将长期稳定在皮层中。”
该团队通过记录小鼠在虚拟现实迷宫中数周内形成和稳定记忆时的大脑活动，将前丘脑确定为感兴趣区域。研究人员注意到，前丘脑的神经活动在训练结束时升高并持续数周——与记忆在皮质中重组和存储通常所需的时间相同。
在虚拟现实会话中，老鼠在旋转的泡沫塑料球上奔跑时沿着投影在它们面前的屏幕上的走廊移动。走廊通向最后一个房间，在这个房间里，老鼠遇到了现实世界中三种可能结果之一：它们可以从面前的喷口中舔到无限量的糖水;从同一个喷口滴几滴糖水;或吹一口气到脸上。小鼠在前往最后一个房间的途中接受了不同类型的提示——声音、气味和视觉刺激——这有助于它们了解不同的场景，并在它们再次玩游戏时预测奖励(或准备好迎接一次吹气)。
“我们构建了虚拟现实任务，因此它们需要鼠标大量参与才能开始试验、穿过迷宫并获得奖励，”Regalado 说。 “任务越明确、越认知，我们就越能了解不同大脑区域的参与方式。”
在老鼠学会了三种不同的情景后，研究人员在接下来的几周内测试了它们记忆和区分它们的能力。他们根据老鼠跑向最后一个房间的速度来评估老鼠的记忆力——如果他们没记错的话，老鼠跑向糖水的速度更快，跑向喷气口的速度更慢——以及它们舔糖水喷口的次数在期待奖励。同时，研究人员测试了在训练过程中刺激或抑制海马体或前丘脑是否会影响小鼠形成记忆和长期储存记忆的能力。
当团队在训练期间抑制小鼠的海马体时，小鼠无法学习不同的虚拟现实路线及其相关结果，即使在短期内也是如此。然而，在训练期间抑制前丘脑并不会影响老鼠在短期内学习或记住任务的能力，但确实会阻止它们将其投入长期记忆。
此外，在训练期间刺激前丘脑增强了老鼠将记忆长期储存的能力。对于老鼠只接受几滴糖水的场景尤其如此，这是一种很好但不是特别令人难忘的体验。在没有任何刺激的情况下，大多数老鼠都忘记了导致这一结果的路线，但刺激前丘脑帮助它们记住了路线。
为了进一步研究丘脑记忆存储的作用，该团队将他们的虚拟现实训练计划与新技术相结合，该技术允许同时对海马体、丘脑和皮质中的单个神经元进行成像。“我们可以随着时间的推移跟踪这些相同的神经元，并追踪老鼠从第一次形成记忆到数周和数月后的记忆，”Regalado 说。
研究人员发现，虽然海马体在无限糖水和几滴糖水场景的训练过程中同样被激活，但丘脑优先存储关于更令人难忘的无限糖水场景的信息。“丘脑逐渐增加与皮层的远程相互作用，以稳定这些记忆以进行长期存储，”资深作者、洛克菲勒大学的神经科学家 Priya Rajasethupathy 说。
“有些记忆对我们来说比其他的更重要，”Rajasethupathy 说。“我们发现，老鼠不仅需要前丘脑来巩固记忆，而且通过激活它，我们可以加强老鼠通常会忘记的记忆的巩固。”
“类比是你的生日晚餐与你三个星期二前吃的晚餐，”Toader 说。“你更有可能记住你生日那天吃的东西，因为它对你来说更有价值——你所有的朋友都在那里，这很令人兴奋——而不是仅仅一顿典型的晚餐，你可能会在第二天记得，但可能不会在一个月后。 ”
“关于这种选择和稳定是如何发生的，还有很多东西需要了解，”Rajasethupathy 说。“我们认为肾上腺素或多巴胺之类的东西可能会帮助丘脑说，‘好吧，这段记忆对我来说很重要，那没那么重要。’ 而且我们仍然不了解记忆稳定过程是多么间断或连续，无论它是在一个或几个步骤中发生，还是在一生中不断演变。”
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