经历如何转化为长期记忆一直是个未知数。研究显示，大脑中涉及皮质杏仁核后内侧核的一个回路通过基因转录机制在不参与记忆获取、存储或检索的情况下，巩固了小鼠的社交传递食物偏好记忆。
问题提出
长期记忆被认为至少涉及五个过程：记忆获取、巩固、存储、检索和重新巩固。在一种称为食物偏好社交传递（STFP）的长期记忆形式中，闻到社交伙伴身上某种食物气味的小鼠学会偏爱那种气味的食物超过其他食物。这种偏好持续数月。STFP记忆的形成涉及食物气味和社交线索。许多大脑回路参与了STFP记忆的形成，包括涉及海马体、辅助嗅觉核（AON）和眶额皮层的回路。然而，这些回路在STFP记忆形成中的作用——特别是在记忆巩固方面的作用——尚不清楚。我们询问的是，在一次STFP训练期间，同时感知气味和社交互动是如何整合并巩固以产生长期记忆的。
研究发现
通过标记在STFP训练期间活跃的神经细胞，我们观察到在皮质杏仁核后内侧核（COApm），一个位于大脑基底部的神秘区域，的神经元在长期STFP记忆形成期间被选择性激活，但单独的气味体验或社交互动则不会。我们采用了多学科方法来检查COApm、嗅球、AON、眶额皮层、前额皮层和腹侧海马体中神经回路的活动。记忆巩固需要在COApm进行蛋白质合成，但这个区域的细胞组成尚未被表征。因此，我们对COApm中的基因表达进行了分析，以检查该区域的细胞结构，并确定STFP记忆巩固是否与特定的基因表达特征相关联。
我们发现，STFP记忆形成是通过从辅助嗅球直接到COApm的社会信息转移，以及从主嗅球通过其他大脑区域间接到COApm的嗅觉信息的并行转移来介导的（图1）。COApm通过涉及基因转录的机制处理这些组合输入。引人注目的是，COApm仅在STFP训练后的第一周内是必需的，之后计算处理过的巩固信号可能通过AON转移到其他皮层区域进行存储。STFP记忆巩固的特征是在COApm中具有特定的基因表达特征，包括涉及神经元间突触通信的蛋白质表达显著增加。COApm的基因表达变化需要社交互动和嗅觉输入的结合，表明这个区域在STFP记忆巩固中扮演着基础角色。
图1 | 巩固社交传递食物偏好记忆的大脑回路。当一只小鼠遇到另一只吃过具有特定气味（如肉桂）的食物的小鼠时，它会利用嗅觉（气味）和社交输入形成对该气味的食物偏好记忆。皮质杏仁核后内侧核（COApm）将来自辅助嗅球（AOB）的直接社交嗅觉输入与通过梨状皮层（Pir）、外侧内嗅皮层（LEC）和腹侧海马体（vHip）从主嗅球（MOB）间接获取的感觉嗅觉输入整合在一起。COApm在将整合的信息转移到其他皮层区域（包括眶额皮层（OFC））之前对其进行巩固，这一过程通过辅助嗅觉核（AON）。左图是参与食物偏好社交传递（STFP）的大脑回路。右图是在STFP记忆巩固过程中的信息流动。COApm而非OFC显示出由STFP训练引发的特定基因表达变化（红色），但仅暴露于气味或家庭笼中则不会。大脑图谱基于艾伦鼠脑参考图谱的参考坐标，艾伦脑科学研究所（http://atlas.brain-map.org）。图片来源：Z. Liu等人/《自然》（CC BY 4.0）
研究意义
我们的研究结果显示，COApm对长期STFP记忆的巩固至关重要，但对获取、存储或回忆则不是必需的。我们检查的其他大脑区域没有选择性地需要记忆巩固。因此，这项研究证明了长期记忆巩固与其他过程不同，但仍然需要基因表达的变化。此外，我们的结果表明，基于COApm的神经回路在将嗅觉和社交输入整合为行为输出方面起着关键作用。最后，我们确定了反映转录程序的基因表达特征，该程序可能驱动长期记忆巩固。随后（尚未知晓的）记忆存储机制可能涉及不同的转录程序。
然而，我们的研究仅限于一种类型的长期记忆（即STFP）。此外，COApm执行的精确计算尚未确定。从嗅球到COApm传输嗅觉信息的回路，以及计算巩固信号到AON以外存储位点的回路，也尚待描述。
我们的实验提出了一些关键问题，特别是关于进一步处理和存储COApm巩固后的STFP记忆的神经回路，以及观察到的基因表达变化的功能角色。理解记忆机制继续是一个重大挑战。我们对STFP记忆巩固途径的研究激励了我们，希望也能激励他人，去研究STFP和其他类型记忆巩固期间发生了什么，以及巩固的记忆如何在神经回路中存储。——Zhihui Liu和Thomas C. Südhof，斯坦福大学，加利福尼亚州，美国。
专家意见
作者关于社交传递食物偏好范式中记忆的关键结论得到了多个不同、控制良好且最先进的实验的支持，这些实验以投射特异性方式沉默了每个回路元素。此外，研究还包括对皮质杏仁核区域的新颖而全面的转录组和连接组表征。总体而言，这些发现是新颖而令人兴奋的，很可能引起本期刊广大读者的兴趣。——评审员
背后故事
多年前当我们开始这个项目时，我们的目标是确定如何形成长期的STFP记忆。最初，我们决定专注于COApm，因为之前我们已经研究过主要嗅球中神经元之间连接强度的变化如何使STFP记忆得以获取5。我们很好奇辅助嗅球是否也参与其中，因为它的主要输出目标是COAPM。这促使我们在STFP训练后沉默COApm，从而得出关键观察结果：COApm在STFP训练后被选择性地需要。然后，我们使用行为学、化学遗传学和回路追踪实验来显示COApm特别需要用于长期STFP记忆的巩固。随后的进展通过我们和Stephen Quake实验室的共同博士后研究员Wenfei Sun的贡献而加速，他揭示了与COApm中STFP记忆巩固相关的基因表达特征。——Z.L.和T.C.S.
编辑的话
本文探讨了一个迷人的现象：啮齿动物的食物偏好社交传递。啮齿动物可以通过气味向彼此传递理想食物的气味。作者识别并探索了对这一过程至关重要的大脑区域。更广泛地说，本文为类似过程在其他物种中可能如何发生提供了蓝图。——David Rowland, 《自然》高级编辑
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