睡覺以遺忘 - MCH神經元清理記憶

每個人或多或少都有過這樣的經驗，一覺醒來發現某些事情想不起來，僅存若有似無的印象。通常我們會在清醒時形成各式各樣的記憶，而睡覺時這些記憶會被加以選擇，重要記憶進行加強、固化(consolidation)，不重要的則被清除，好讓大腦不留下過多無用資訊。這篇由日本名古屋大學團隊進行的研究發現，位於外側下視丘區(lateral hypothalamic area, LHA)的黑色素聚集激素(melanin-concentrating hormone, MCH)神經元，部分在快速動眼期(rapid eye movement, REM)睡眠時被活化，以抑制海馬迴CA1錐狀神經元活性，進而導致遺忘，研究成果發表在Science期刊。

首先介紹主要兩種在這篇研究中使用的記憶測試：
(1) 新物件識別測試(novel object recognition, NOR)：如Fig. 1左圖，訓練時將小鼠放置在有A物件的環境中，測試時新放入B物件，如果小鼠待在B物件附近的時間愈長，表示記憶愈佳。
(2) 情境恐懼制約測試(contextual fear conditioning, CFC)：如Fig. 1右圖，訓練時將小鼠放置在某個環境下，並同時給予電擊，測試時讓小鼠待在同一個環境下，因為具有被電擊的恐懼記憶，因此小鼠會產生靜止不動的行為，若靜止時間愈長，表示記憶愈佳。

透過化學遺傳法(chemogenetics)、光遺傳法(optogenetics)(此二種遺傳方法可參考科普文章：用光與化學分子控制大腦[1])，研究團隊對MCH神經元進行調控並進行上述兩種記憶測試。研究結果顯示，當MCH神經元被活化時，記憶會受損，反之MCH神經元被抑制時，小鼠有更好的記憶表現。這些受影響的記憶都和海馬迴相關，研究團隊還另外測試了和杏仁核相關的記憶如線索恐懼制約(cued-fear conditioning)，此類記憶就沒有被影響。

為了更進一步得知MCH神經元在何時產生作用，研究團隊將小鼠的狀態分為清醒、快速動眼期睡眠(REM)、非快速動眼期睡眠(NREM)三個狀態，並分別對此三個狀態測量MCH神經元活性。實驗結果說明，多數的MCH神經元只在REM時被活化，另一些在清醒時被活化，而也有少部分在REM和清醒時都被活化。除此之外，針對三個狀態使用光遺傳學方法抑制MCH神經元，結果表示只有在REM狀態時抑制MCH神經元，才會使記憶表現變好。

Kilduff博士(論文的主要作者之一)說道，由於夢境主要在REM時期產生，又此時MCH神經元高度活化，可能使夢境無法儲存於海馬迴中，使得我們容易忘記夢的內容[2]。

睡個好覺，同時可以固化記憶和清除不重要之記憶，關於睡眠和記憶之間的關聯，還有許多奧秘留待未來去解開！


撰稿：黃宣霈 H.P. Huang


原始論文：
S. Izawa et al., REM sleep–active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories. Science 365, 1308–1313 (2019).
參考文獻：
1. 用光與化學分子控制大腦！

留言

張貼留言