Science：记忆的主控因子

当人们经历新事件时，大脑会通过改变神经元之间连接线路的方式将其编码形成记忆。这一过程需要开启神经元中的许多基因。近日来自麻省理工麦戈文脑科学研究所的神经科学家们找到了控制这一复杂过程的主基因。研究结果揭示了一些支持记忆形成的分子，这些发现或可帮助神经学家们确定特定记忆在大脑中的确切位置。相关研究论文发表在12月23日的《科学》（Science）杂志上。

领导这一研究的是来自麻省理工麦戈文脑科学研究所的助理教授Yingxi Lin。此前的研究表明在经历新事件时，一种称为Npas4的基因会立即开启，尤其在大脑的海马区表达活跃。众所周知，海马区是长期记忆形成的关键大脑区域。在新研究中，Yingxi Lin及同事将研究焦点放在了Npas4基因上，她们发现Npas4还可通过激活其他一连串的基因，改变神经元的突触连接，影响大脑的内部神经线路。

为了研究记忆形成的遗传机制，研究人员对一种称为情景恐惧训练的学习过程进行了研究：当小鼠进入到特定的暗房中时，给予它们温和电击。在几分钟后，这些小鼠就学会了对暗房产生恐惧，当它们再次进入该房间时，它们会吓得僵持不动。当他们敲除Npas4基因时，研究人员发现小鼠无法记忆它们的恐惧训练。且这一效应仅受到海马CA3区的影响。

此外，研究人员还发现Npas4基因在训练的最初期阶段即被打开，且主要是在海马的CA3区域激活。“这将Npas4与许多其他的活性控制基因区分开来，”Yingxi Lin说：“大部分的活性控制基因可受到各种不同类型的刺激诱导激活，因此并非是一种特异性的记忆。”

“我们认为Npas4充当了一个触发因子，在大脑的适当位点依次激活大量的下游靶因子。最终通过改变突触抑制的方式或是其他某种我们还未了解的过程，修改了突触改变，”文章的首作者、Yingxi Lin实验室研究生Kartik Ramamoorthi,说。

到目前为止，研究人员还只识别出少数几个由Npas4控制的基因，但他们怀疑有可能存在数百个之多。因为Npas4是一种转录因子，因此能够对其他基因的转录进行调控。实验的结果表明Npas4结合到了特异基因的激活位点，操纵RNA聚合酶II启动基因转录。

接下来，研究人员打算进一步地筛查Npas4调控基因。他们还打算下一步研究在记忆提取时，是否如记忆形成时一样相同的神经元开启了Npas4基因，这将有助于他们找到储存某些特定记忆的确切神经元。

 “我们正在探求记忆形成的过程，并且我们相信利用Npas4能为我们指明记忆形成的位置。由于它是以特异的方式开启的，我们或可基于此标记出相关的细胞，找到大脑中记忆存在的位置，”Ramamoorthi说。