研究发现促进记忆形成和稳定的 "分子胶水

无论是第一次去动物园，还是学会骑自行车的那一刻，我们都会拥有终生难忘的童年记忆。但是什么让这些记忆如此持久呢？

一个国际科学家团队在《科学进展》杂志上发表的一项研究揭示了长期记忆的生物学基础。这项研究的核心发现在于KIBRA分子的作用，它充当着其他分子的“胶水”，从而巩固记忆的形成。

“此前，为了理解分子如何储存长期记忆，人们的尝试主要集中在单个分子的个体行为上，”纽约大学神经科学教授、该研究的首席研究员之一安德烈·芬顿（Andre Fenton）解释说，“我们的研究揭示了这些分子如何相互作用，以确保记忆被永久储存。”

“更好地了解我们如何存储记忆将有助于未来研究和治疗与记忆相关的疾病，”纽约州立大学下州健康科学学院教授兼首席研究员之一托德·萨克特补充道。

人们早已知道，神经元以强突触和弱突触的模式存储信息，这决定了神经网络的连接和功能。然而，突触中的分子并不稳定，它们在神经元内部不断移动、磨损，并在数小时或数天内被替换。这就引出了一个问题：记忆如何才能在数年或数十年内保持稳定？

在小鼠模型中，研究人员重点研究了KIBRA的作用。KIBRA是一种在肾脏和大脑中表达的蛋白质，其基因变异与记忆力好坏相关。他们研究了KIBRA如何与其他对记忆形成至关重要的分子相互作用，在本例中是蛋白激酶Mzeta (PKMzeta)。这种酶是增强哺乳动物正常突触的关键分子，但它会在几天后分解。

实验表明，KIBRA 是长期记忆中的“缺失环节”，充当“永久突触标签”或胶水，附着在强突触和 PKMzeta 上，同时避开弱突触。

“记忆形成时，参与该过程的突触会被激活，而 KIBRA 会被选择性地放置在这些突触上，”纽约州立大学唐斯泰分校生理学、药理学、麻醉学和神经科学教授萨克特解释道。“PKMzeta 随后会附着在 KIBRA 突触标签上，并保持这些突触的强度。这使得突触能够粘附在新形成的 KIBRA 上，从而吸引更多新形成的 PKMzeta。”

更具体地说，他们在《科学进展》杂志上的一篇论文中描述的实验表明，破坏 KIBRA-PKMzeta 连接会抹去旧记忆。

先前的研究表明，大脑中PKMzeta的随机增加可以改善薄弱或消退的记忆，这令人费解，因为它会在随机的位置起作用。KIBRA的持续突触标记解释了为什么额外的PKMzeta只在KIBRA标记的位置起作用，从而改善了记忆。

“持续性突触标记机制首次解释了这些发现，这对神经和精神记忆障碍具有临床意义，”芬顿说，他也是纽约大学朗格尼医学中心神经科学研究所的成员。

论文作者指出，这项研究证实了弗朗西斯·克里克于1984年提出的一个概念。萨克特和芬顿指出，他提出的解释大脑在细胞和分子不断变化的情况下仍然能够储存记忆的假说，是“忒修斯之船”的机制——这是源于希腊神话的一个哲学论点，其中新的木板取代旧的木板，多年来支撑着“忒修斯之船”。

萨克特说：“持续性突触标记的机制类似于新木板替换旧木板，使忒修斯之船代代相传，即使支持记忆的蛋白质被替换，记忆也能持续多年。”

“弗朗西斯·克里克凭直觉预测了忒修斯之船机制，甚至预测了蛋白激酶的作用。但他花了40年的时间才发现其组成部分是KIBRA和PKMzeta，并弄清楚它们相互作用的机制。”