图片来源:Viaframe/盖蒂图片社
人类大脑在青少年期之后仍持续发育,涉及决策、情绪调控的关键成熟过程会延续至25~30岁阶段。阿尔伯特·爱因斯坦医学院的研究人员在小鼠模型中发现了一种全新生物学机制,为解析该发育阶段记忆环路的成熟规律提供了新见解。
本研究发表于《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology),题为《青春晚期压后皮层重构引发情境记忆环路不稳定》。研究发现,小鼠大脑的关键记忆区域在青春晚期会经历一段重塑期,导致生命早期形成的记忆暂时难以提取,后续重新唤醒时细节精准度会显著下降。该机制或可解释个体发育过程中记忆提取能力的动态变化规律。
研究聚焦于压后皮层(retrosplenial cortex, RSP),发现名为神经元周围网络(perineuronal net, PNN)的保护性网状结构具有稳定记忆环路的功能,该结构会在青春晚期意外出现表达下调,至成年期后才重新构建。上述变化仅局限于压后皮层,在临近的另一记忆关键脑区——海马中未观测到类似现象。
“多年来我们已证实大脑会在青春期至青年期持续发育”,本研究通讯作者、爱因斯坦医学院神经科学、精神病学与行为科学教授耶莱娜·拉杜洛维奇(Jelena Radulovic)医学/哲学博士表示,“本次研究结果初步阐明了记忆环路中该发育进程的具体特征,以及其对早期经历回忆模式的调控机制。”
既往研究普遍认为记忆环路在青春早期已发育成熟,但本研究结果显示,关键的记忆环路稳定系统会在青春晚期暂时功能下调,至成年期后才恢复正常。
该时间节点的特殊性在于其与人类大脑持续成熟的阶段完全吻合。据美国国立卫生研究院公开数据,人类大脑的发育成熟过程会持续至25~30岁阶段。
“行为学表现与生物学特征高度匹配”,本研究第一作者、爱因斯坦医学院博士后研究员张辉(Hui Zhang)博士表示,“压后皮层负责调控存储时间较长、较为稳固的记忆,当其稳定结构表达下调时,生命早期形成记忆的提取可靠性也会随之下降。”
为明确上述大脑变化对行为的影响,研究人员通过恐惧条件反射范式训练小鼠将特定环境与温和足部电击建立关联,小鼠可记住该经历,被放回相同环境时会出现特征性僵立反应。数周后,多数在青春早期接受训练的小鼠不再表现出该恐惧反应,而成年期接受训练的小鼠在相同时间跨度内记忆保持稳定。
当青春期小鼠后续在不同环境中接受另一项测试时,它们会再次对原训练环境产生恐惧反应,证实相关记忆只是暂时无法提取,而非被完全清除。
研究人员进一步追溯机制发现,上述变化与参与构建及维持神经元周围网络的关键结构蛋白表达下调,以及转化生长因子β2(transforming growth factor β2, TGFβ2)的活性降低有关。当TGFβ2活性被人为恢复后,小鼠重新获得了提取生命早期形成记忆的能力。
至成年中期,多数被“封存”的记忆会自发重新唤醒,但精准度已显著下降:小鼠不再仅对原训练环境产生反应,而是将恐惧反应泛化至陌生环境。研究人员指出,该模式与“回忆高峰”现象高度类似——这一已被广泛证实的心理学现象表现为成年人对青春期及青年期的记忆提取比例显著更高,且往往更容易记住经历的情绪意义,而非具体细节。
本研究结果的临床意义或可延伸至记忆领域之外:精神分裂症与重度抑郁通常在人类青春晚期发病,研究作者提出,该发育进程的异常可能会增加遗传易感个体罹患精神疾病的风险。目前仍需进一步研究验证人类体内是否存在类似调控机制。
专业注释
- 压后皮层:位于扣带回后部的核心记忆调控脑区
- 神经元周围网络:调控突触可塑性的神经元胞外基质结构
- 回忆高峰:成年人对青少年期记忆提取占比更高的现象