研究人员发现一种称为Npas4的蛋白质先前被确定为由神经元活动触发的基因表达的主要控制者，它控制CA3中神经元与海马另一部分称为齿状回的神经元之间的连接强度。没有Npas4，就无法形成长期记忆。

“我们的研究确定了CA3中记忆编码的一种依赖于经验的突触机制，并为选择性控制它的分子途径提供了第一个证据，”脑与认知科学副教授，麻省理工学院麦戈文研究所成员林英熙说。用于大脑研究。

林是这项研究的资深作者，该研究发表在2月8日的《神经元》上。该论文的主要作者是麦戈文研究所的科学家翁凤菊(Eddie)翁。

突触强度

神经科学家早就知道，大脑通过改变突触强度或神经元之间的连接来编码记忆。这需要在突触前神经元和突触后神经元中相互作用，这些蛋白质在突触前神经元中发送有关事件的信息，在突触后神经元中接收信息。

CA3区中的神经元在情境记忆的形成中起着关键作用，情境记忆是将事件与事件发生的位置或其他情境信息(例如时间或情感)联系起来的记忆。这些神经元从三个不同的途径接收突触​​输入，科学家们假设，来自齿状回的这些输入之一对于编码新的背景记忆至关重要。但是，如何编码此信息的机制尚不清楚。

Lin和同事在2011年发表的一项研究中发现，Npas4(一种在新的经历后立即打开的基因)似乎充当了长期记忆形成所需的基因表达程序的主要控制者。他们还发现，在学习过程中，Npas4在海马CA3区最活跃。众所周知，此活动是快速情境学习所必需的，在称为情境恐惧调节的任务类型中是必需的。在调节过程中，老鼠进入并探索特定的房间时会受到轻度的电击。几分钟之内，老鼠就学会了恐惧房间，而下次进入房间时，它们就会冻结。

当研究人员敲除Npas4基因时，他们发现老鼠不记得那可怕的事件了。当他们敲除海马CA3区的基因时，他们也发现了相同的效果。然而，将其敲除在海马的其他部位对记忆没有影响。

在这项新研究中，研究人员进一步探索了Npas4如何发挥其作用。Lin的实验室之前已经开发出一种方法，可以对在这种恐惧条件下激活的CA3神经元进行荧光标记。使用相同的恐惧调节过程，研究人员表明，在学习过程中，CA3神经元的某些突触输入得到了增强，而其他的则没有。此外，这种强化需要Npas4。

选择性加强的输入来自海马的另一部分，即齿状回。这些信号传达有关可怕经历发生地点的信息。

如果没有Npas4，则从齿状回到CA3的突触无法加强，小鼠无法形成该事件的记忆。进一步的实验表明，这种增强是内存编码特别需要的，而不是检索已经形成的内存。研究人员还发现，Npas4的丧失并不影响CA3神经元从其他来源获得的突触输入。

威克森林大学医学院生理学和药理学副教授金伯利·拉布·格雷厄姆(Kimberly Raab-Graham)说，研究人员使用了令人印象深刻的各种技术来明确表明上下文记忆的形成受到Npas4的严格控制。

“这项研究的主要发现是上下文记忆是由一个电路驱动的，并且归结为一个转录因子，”未参与这项研究的Raab-Graham说。“当他们敲除转录因子时，他们消除了上下文记忆的形成，可以通过添加转录因子来恢复它。”