Molecular Psychiatry：奖赏相关记忆痕迹的巩固、回忆和再巩固的时空机制

记忆的形成和保持需要多种感官信息的整合，通常被称为记忆痕迹（memory engram）。特别是空间记忆，它是一种大脑编码外部环境关键特征的能力。空间记忆的形成与回忆，通常涉及海马中的“位置细胞”等神经元群体。此外，记忆的情感背景也与学习过程中的情绪状态密切相关。尽管现有的研究多关注疼痛等厌恶性状态，本研究则将重点放在与奖赏相关的愉快情绪上，例如通过药物诱导的奖赏状态。

实验使用了条件位置偏好（CPP）范式，训练大鼠将实验环境中的特定位置与安非他明注射的奖赏效应联系起来。实验分为训练阶段和测试阶段。在训练阶段，大鼠被限制在一个特定的角落，并在该处注射安非他明；而在测试阶段，大鼠可以自由活动，但不再注射药物。为了测量大脑活动的时空动态，研究采用了CatFISH技术（荧光原位杂交），检测两个即时早期基因（Arc和Homer-1A）的表达。这种技术使研究者能够分别观察大鼠在每次进入实验环境时的大脑活动。实验还包括了“近期回忆组”和“远期回忆组”两组大鼠，以比较它们在不同时间点回忆时的神经活动差异。

图1：实验过程概述

结果显示，在远期回忆组中，特定大脑结构中的神经元亚群表现出更高的专业化，活动的总体水平下降，但活动一致性增强。这表明记忆在巩固过程中涉及较小但更加专门化的神经元群体，尤其是在腹侧被盖区（VTA）、海马齿状回（DG）和CA3区域。此外，研究通过机器学习分析发现，海马和前额皮层等区域的特定神经群体在远期回忆中表现出显著差异。例如，在前额叶皮层的前界区（PrL）和无颗粒状后扣带回皮层（RSA），远期回忆时的神经活动集中在特定时间点，而在近期回忆中则没有出现这种模式。

此外，研究还发现，回忆行为的神经活动与奖赏系统密切相关。在远期回忆中，奖赏相关的情绪状态与空间记忆之间的关联可能通过中央杏仁核（CeA）来调节。在实验中抑制中央杏仁核活动的大鼠在测试阶段表现出较低的正确性分数，表明该结构在将情感状态与空间记忆联系起来方面发挥了关键作用。

图2：在近期和远期回忆组中，脑结构间神经活动的差异

研究表明，记忆的巩固涉及特定神经元群体的逐步专门化，尤其是在涉及奖赏相关情绪和空间记忆的情况下。远期回忆的神经活动模式不同于近期回忆，表现为更高的神经活动一致性和特定区域的活跃神经群体。这一发现为理解空间记忆与奖赏系统之间的相互作用提供了新的见解，特别是在行为驱动和目标导向行为的背景下。未来的研究可以进一步探索不同的奖赏系统与记忆巩固过程中的相互作用。

原始出处：

Hamed A, Kursa MB, Mrozek W, et al. Spatio-temporal mechanisms of consolidation, recall and reconsolidation in reward-related memory trace. Molecular Psychiatry. 2024; https://doi.org/10.1038/s41380-024-02738-8