短期記憶和長期記憶的動態關聯性
長期記憶和短期記憶的關係一直是腦科學的重要謎題，部分模型認為長期記憶是經由短期記憶固化後形成的，也有人認為是平行產生，究竟是什麼樣的關聯性呢？來自史丹佛的研究團隊用果蠅大腦迴路揭示了短期記憶和長期記憶形成的動態變化，透過多巴胺神經元以及抑制性神經元的動態調控，在形成短期記憶後，長期記憶得以形成。結果發表於<Nature>。
在果蠅大腦中學習與記憶發生在蕈狀體（Mushroom Body, MB），獎懲訊號透過多巴胺神經元(DAN)送到果蠅的蕈狀體，修改編碼氣味的肯揚細胞(Kenyon Cells, KCs)和蕈狀體輸出神經元(MBON)的連結。研究團隊透過先進的電壓造影技術(voltage imaging)，記錄到多巴胺神經元對氣味、電擊與蔗糖的反應呈現雙向性—有的神經元會被電擊活化，有的則被抑制；蔗糖則讓大多數神經元活動下降。
研究發現，在學習初期，大腦會優先啟用抑制性的短期記憶單元（MVP2），快速產生對CS+氣味(和電擊同時出現的氣味)的迴避反應。有趣的是在厭惡型的記憶中，這顆神經元的活性是被下調的，平時這顆神經元本來的功能是抑制其他的蕈狀體神經元，因此在形成短期的厭惡行記憶後，這個抑制功能就被移除了。讓長期記憶的MBONs得以被活化修改！
更進一步地，利用觀測到的電生理反應搭配連結體的數據，作者們更進一步模擬出最適當的學習間隔，透過反覆的學習與適當的學習間隔，能最有效率地形成長期記憶。
筆者認為此篇是集大成過去十年的數篇論文，透過更先進的電壓造影技術，同時維持能24小時地觀測，讓過去的模型和想法得以被證實，然而此迴路也僅是長期記憶的一部份，期待未來科學家們能提出更完整的大一統模型解釋果蠅的學習，甚至進而作為人類學習記憶的借鑑。
筆者：C.C. Charng
參考資料：Huang, C., Luo, J., Woo, S. J., Roitman, L. A., Li, J., Pieribone, V. A., ... & Schnitzer, M. J. (2024). Dopamine-mediated interactions between short-and long-term memory dynamics. Nature, 634(8036), 1141-1149.
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