記憶的秘密：血清素如何影響果蠅的大腦

記憶的形成是一個複雜的過程，涉及不同的神經元與化學物質。科學家們透過研究果蠅的大腦，發現了一種關鍵的神經傳導物質——血清素（serotonin, 5HT），它在記憶的儲存與強化過程中扮演重要角色。

果蠅如何學習與記憶？

研究人員利用經典的帕夫洛夫條件反射實驗，讓果蠅學習將特定氣味與電擊聯繫起來。這樣的學習過程會產生兩種不同的記憶：

1. 麻醉敏感型記憶（ASM, Anesthesia-Sensitive Memory） - 這種記憶與短期或中期記憶相關，需要特定的基因（如 amnesiac 基因）來維持。ASM 主要依賴環腺苷酸（cAMP）訊號傳遞路徑，其穩定性較低，容易受到麻醉或其他環境因素的影響。

2. 麻醉耐受型記憶（ARM, Anesthesia-Resistant Memory） - 這種記憶不容易受到麻醉影響，表示它會經過某種程度的鞏固，使記憶更持久。ARM 由 radish 基因調控，且不依賴蛋白質合成，意味著它主要透過已經存在的分子機制來強化記憶，而非依賴新的蛋白質生成。

這項研究發現，血清素對 ARM 的形成至關重要。

血清素如何影響記憶？

研究人員發現，果蠅大腦中的兩個特定神經元（DPM 神經元）負責釋放血清素，並影響蘑菇體（mushroom body, MB）中的神經細胞，後者是負責學習與記憶的關鍵區域。

血清素透過與特定受體結合，調節神經元的活動與可塑性。在這項研究中，科學家發現果蠅大腦內的 DPM 神經元釋放血清素，作用於蘑菇體（MB）中的 α/β 神經元，當研究人員降低果蠅體內的血清素水平時，果蠅的 ARM 明顯減弱；相反，若增加血清素濃度，ARM 則增強。這說明血清素影響大腦記憶迴路的可塑性，進而決定記憶的強度與持久性。

雖然這項研究是以果蠅為模型，但人類的大腦也使用血清素來調節記憶與情緒。例如，血清素失衡與焦慮、憂鬱等心理疾病息息相關。透過研究果蠅的記憶機制，科學家可以更深入了解人類大腦如何儲存與回憶記憶，甚至可能找到改善記憶力的方法。

*ChatGPT 協助文字編輯

撰文：廖晨絜

Reference:

Lee, P., Lin, H., Chang, Y., Fu, T., Dubnau, J., Hirsh, J., Lee, T., & Chiang, A. (2011). Serotonin–mushroom body circuit modulating the formation of anesthesia-resistant memory in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(33), 13794–13799.

https://doi.org/10.1073/pnas.1019483108