神经科学家揭示了大脑如何选择性地记住新的地方

该图像显示了轨迹Coeruleus，其驱动海马的神经元电路并启用新颖的上下文记忆。红染色显示去甲肾上腺素转运蛋白（净）阳性细胞，表明基因座Coeruleus。绿色染色显示腺相关病毒（AAV）介导的光敏抑制蛋白，古代症（Arch）的表达。蓝色染色显示脑干中的所有细胞。

当您进入房间时，您的大脑被感觉信息轰炸。如果房间是您熟悉的地方，这些信息的大多数已经存储在长期内存中。但是，如果房间对你不熟悉，你的大脑几乎立即创造了一个新的记忆。

麻省理工学院神经科学家现在发现了这种情况。脑干的一个小区域，被称为基因座Coeruleus，响应于新的感官刺激而被激活，并且该活性触发了洪泛多巴胺的释放到海马的某个区域中以存储新位置的记忆。

“我们拥有令人瞩目的能力，可以在一个完全新的环境中记住经验的一些特定特征，这种能力对于我们对不断变化的世界的适应至关重要，”苏穆图·科技和神经科学教授和神经科学教授和主任riken-mit在Picower学习和记忆中的神经电路遗传学中心。

“本研究开辟了一个令人兴奋的研究进入电路机制的促销途径，通过该电路机制，其行为相关的刺激被特异性编码成长期记忆，确保了重要的刺激优先通过偶然的刺激储存，”研究的高级作者增加了Tonegawa。

前麻省理工学院研究科学家艾基·瓦特曼是该研究的主要作者，该研究将出现在12月25日的国家科学院的诉讼程序中。

新的地方

在大约15年前发表的一项研究中，Tonegawa的实验室发现称为CA3的海马的一部分负责形成新颖环境的回忆。他们假设CA3在遇到新的地方时，CA3从大脑的另一部分接收信号，刺激记忆形成。

他们认为这种信号通过称为神经调节剂的化学物质来携带，其影响神经元活性。CA3从轨迹库埃勒斯（LC）和称为腹侧区域（VTA）的区域接受神经调节剂，这是大脑奖励电路的关键部分。研究人员决定专注于LC，因为它已被广泛地向CA3投入到CA3，并在许多其他功能中响应新颖性。

LC响应一个感觉输入阵列，包括视觉信息以及声音和气味，然后向其他大脑区域发送信息，包括CA3。为了揭示LC-CA3通信的作用，研究人员转基因小鼠，使得它们可以通过在形成连接的神经元上闪光来阻止这些区域之间的神经元活动。

为了测试小鼠形成新记忆的能力，研究人员将小鼠放在一个大型开放空间中，他们以前从未见过。第二天，他们再次将它们放在同一个空间中。LC-CA3连接没有中断的小鼠花在第二天探索空间的时间较少，因为环境已经熟悉了。然而，当研究人员在第一次接触到空间期间干扰LC-CA3连接时，小鼠在第二天探讨了该地区，就像第一天一样。这表明他们无法形成新环境的记忆。

LC似乎通过将神经调节剂多巴胺释放到Ca3区域中来发挥这种效果，因为已知LC是对海马的Norepinephrine的主要来源。研究人员认为，这种多巴胺的涌入有助于提高CA3加强突触的能力，并形成新位置的记忆。

他们发现其他类型的内存不需要这种机制，例如可怕事件的记忆，但似乎是对新环境的记忆特定的。LC和CA3之间的连接对于在CA3中形成长期空间记忆是必需的。

“成功的记忆形成的选择性长期以来一直是难题，”爱丁堡大学神经科学教授都没有参与研究。“这项研究有很长的路要识别这个过程的大脑机制。轨迹库埃勒斯和CA3之间的途径中的活动在新颖性期间最强烈地发生，似乎活动似乎修复了日常经历的陈述，帮助注册和保留正在发生的事情以及我们已经在哪里。“

选择记住

研究人员说，这种机制可能会成为帮助动物生存的一种方法，让他们记住未经浪费脑电站的新环境。

“当我们接触到感官信息时，我们无意识地选择要记住的内容。对于动物的生存，有必要记住某些事情，还有其他事情，熟悉的东西，可能会被遗忘，“瓦特曼说。

仍然未知是LC如何认识到环境是新的。研究人员假设大脑的某些部分能够比较具有存储的记忆或环境期望的新环境，但需要更多的研究来探讨可能发生的情况。

“这是下一个大问题，”Tonegawa说。“希望新技术将有助于解决这个问题。”

该研究由Riken脑科学研究所，Howard Hughes Medical Institute和JPB基金会资助。