你的記憶不是你的記憶 – 以光遺傳學植入人造記憶

若讀者有經常觀賞科幻影集，應該會發現到”記憶”是個容易被提及的主體。記憶是否可靠？你記得的事物就是正確的嗎？這篇由加拿大多倫多兒童醫院研究團隊所執行的研究，成功在小鼠腦中植入喜愛或厭惡某種氣味的記憶，證實記憶可不透過外在的真實體驗，取而代之直接刺激相對應的神經元/神經迴路就能創造，研究成果發表在Nature Neuroscience期刊。

首先，研究團隊先證實在真實體驗下，厭惡記憶能夠形成。訓練階段，小鼠在聞到A氣味(acetophenone, 苯乙酮)的同時給予電擊，一天之後，將小鼠放在長方形盒子中，盒子兩端分別是A氣味和C氣味(carvone, 香旱芹酮) (Fig. 1)，結果顯示小鼠會花較長時間待在C氣味區域，也表明小鼠形成對A氣味的厭惡記憶。
接下來即將創建人造記憶，這個階段將會使用光遺傳學，把光敏感離子通道轉入至神經細胞內(透過基因轉殖或病毒轉染)，照光即可活化神經細胞(詳細可參考[1])，因此透過這個技術，刺激對應的神經元就可以模仿氣味和電擊！

氣味的部分，根據過去的研究，A氣味可以活化帶有M72受器的嗅覺感覺神經元(以下簡稱M72)，而C氣味不行，因此使用光刺激這類神經元以模擬聞到A氣味。電擊的部分，同樣基於先前的研究，LHb腦區(lateral habenula) -> 內側VTA腦區(medial ventral tegmental nucleus)，這條神經傳遞路徑和厭惡感覺相關[2]，因此利用光刺激這條路徑來模擬遭逢電擊。

如同最初的實驗流程，只是把真實氣味和電擊，改成同時以光刺激M72和LHb，隔天進行測試階段，發現小鼠待在C氣味的區域較長，顯示小鼠真的形成了對A氣味的厭惡記憶！

除此之外，前面提及的研究中，也有證實LDT腦區(laterodorsal tegmental nucleus) -> 外側VTA腦區(lateral VTA)和獎勵訊號相關[2]，也就是當小鼠聞到氣味，立即拿到食物為獎勵的學習過程。在這次實驗中，同時以光刺激M72和LDT，並一樣隔日測試，結果發現小鼠待在A氣味區域的時間較長，小鼠真的具有了喜好A氣味的記憶！

雖然可以證明小鼠形成了記憶，但是我們依然無法得知小鼠遭逢光刺激時，心裡是什麼樣的感受，不過正如同過往的許多實驗，我們都無法瞭解其他生物究竟在想什麼。另外，這篇研究所刺激的神經元/神經迴路，都是以往已經證明的研究成果，僅是將光遺傳學的技術予以應用，在在顯示過去積累的知識能成為開創未來的力量，雖然離創造一個完整的記憶還有很長的一段路，但這篇研究走出了第一步，許多過去認爲不可能實現的科幻場景，也並非遙不可及了吧！


撰稿：黃宣霈 H.P. Huang


原始論文：
Vetere, G. et al. Memory formation in the absence of experience. Nat. Neurosci. 1 (2019). doi:10.1038/s41593-019-0389-0
參考文獻：
1. 用光與化學分子控制大腦！
2. Lammel, S. et al. Input-specific control of reward and aversion in the ventral tegmental area. Nature 491, 212–217 (2012).

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