科学探索|全脑图谱研究显示单一的记忆会存储在许多相连的大脑区域中全脑图谱研究显示单一的记忆

麻省理工学院皮考尔学习和记忆研究所的一项新研究提供了迄今为止最广泛和最严格的证据，表明哺乳动物的大脑在广泛分布的、功能整合的、跨越许多脑区的综合体中保留着单一的记忆，而不是只聚集在一个或几个地方。记忆研究先驱理查德-塞蒙（Richard Semon）在一个多世纪前就预言了这样一个"统一的恩格复合体"，但要实现新研究对其假设的确认，需要应用多种新开发的技术。
研究人员在研究中发现并排列了几十个以前未知的记忆相关区域，证明了当多个记忆储存区域被重新激活而不是只有一个区域时，记忆的回忆会变得更有行为力。
"当谈论记忆存储时，我们通常都会谈论海马体或大脑皮层，"共同领导和共同通讯作者Dheeraj Roy说。他开始了这项研究，当时他是Picower研究所理研-麻省理工学院神经回路遗传学实验室的研究生，该实验室由资深作者Susumu Tonegawa领导，他是Picower生物系和脑与认知科学系的教授。"这项研究反映了对分布在整个大脑中的记忆编码细胞或记忆'grams'的最全面描述，而不仅仅是在众所周知的记忆区域。它基本上提供了第一个高概率engram区域的等级排序列表。这个列表应该会带来许多未来的研究领域，我们对这些研究感到兴奋，无论是在我们的实验室还是其他小组。"
除了Dheeraj Roy（他现在是麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的McGovern研究员，以及麻省理工学院神经科学教授冯国平的实验室）之外，该研究的其他主要作者是Young-Gyun Park、Minyoung Kim、Ying Zhang和Sachie Ogawa 。
绘制记忆图谱
研究小组通过对小鼠的247个以上的大脑区域进行无差别的分析，绘制出参与engram综合体的区域，这些小鼠被从它们的家庭笼子带到另一个笼子，在那里它们感受到一个小但令人难忘的电击。在一组小鼠中，它们的神经元被设计成在表达记忆编码所需的基因时变成荧光。在另一组中，通过自然回忆电击记忆激活的细胞（例如，当小鼠回到电击现场时）被荧光标记代替。因此，在大脑被保存并使用一种名为SHIELD的技术进行光学清洗后，通过记忆编码或回忆而激活的细胞可以在显微镜下很容易看到，该技术由共同通讯作者、皮科尔研究所、医学工程与科学研究所和化学工程系的副教授Kwanghun Chung开发。通过使用计算机对每个样本中的荧光细胞进行计数，研究小组制作了具有明显的记忆编码或回忆活动的全脑地图。

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许多被发现可能参与编码记忆的大脑区域（顶部）也被发现参与了重新激活后的回忆（底部）
全脑地图强调了许多预计参与记忆的区域，但也有许多没有参与的区域。为了帮助排除那些可能被与斩击记忆无关的活动所激活的区域，研究小组将他们在实验室的小鼠身上看到的东西与他们在仅仅被留在家中笼子里的对照组的大脑中看到的东西进行了对比。这使他们能够计算出一个"engram指数"，对117个有可能参与记忆engram综合体的大脑区域进行排序。他们通过设计新的小鼠来深化分析，其中参与记忆编码和回忆的神经元可以被双重标记，从而揭示出哪些细胞表现出这些活动的重叠性。
作者指出，要真正成为一个engram细胞，一个神经元应该在编码和回忆中都被激活："这些实验不仅揭示了在已知的海马和杏仁核区域有显著的engram重新激活，而且还显示了在许多丘脑、皮质、中脑和脑干结构中的重新激活。"重要的是，当我们将脑电图指数分析确定的大脑区域与这些重新激活的区域进行比较时，我们观察到约60%的区域在分析之间是一致的。"