加国头条 i4cc.ca ｜记忆假象！科学家成功让小鼠产生了它没有体验过的嗅觉记忆，我的期末考试什么时候可以安排一下呢丨科学大发现

前两天奇点糕看到一条微博热搜，说是继把豆制品做出肉味来“欺骗味觉”之后，科学家开始试图做出“人造奶”来进一步欺骗味觉了。

其实，这种程度的“欺骗味觉”不算啥，好歹嘴巴也是真的吃到东西了。还有更过分的。

来自加拿大多伦多儿童医院的的科学家们想了个办法来“欺骗嗅觉”，他们用光照刺激小鼠的嗅觉感觉细胞和神经细胞，几乎完全复制了小鼠的嗅觉和痛觉反应，等于给小鼠“植入”了一段关于气味的记忆，小鼠啥都没闻到，就已经对某种气味产生抵触情绪了。研究发表在《自然·神经科学》上[1]。

小鼠：这波亏了~

通讯作者Sheena Josselyn博士

记忆，这个听上去很浪漫很有故事性的东西，说白了就是大脑特定区域的一段神经活动编码。科学家们已经知道了神经元之间信息传递是靠突触小体把化学信号转化成电信号、轴突传递电信号了，还逐渐摸清了特定感觉反应所对应的神经元活动，开始对“植入记忆”这种酷炫的事情蠢蠢欲动。

既然是要人工制作一段“假记忆”，当然得搞清楚“真记忆”是如何产生的。研究刚开始，先定一个小目标，研究人员挑了一种产生模式相对简单的记忆——嗅觉记忆。

嗅觉受体有很多种（动物的嗅觉受体种类一般1000种往上吧），每种嗅觉受体负责的气味种类不同。找到气味所对应的特定嗅觉受体，就找到了嗅觉产生的第一步。

关于嗅觉和疾病的那些事儿，Dr.Why写过一篇文章，可以点图片进去看看

为了方便，我们把实验涉及到的两种气味称为气味A（乙酰苯酮）和气味C（香芹酮）。

研究人员首先验证了，我们即将接受“记忆植入”的主人公——小鼠，对这两种气味的态度持中，不偏也不倚。接下来的训练中，研究人员在小鼠闻到气味A的时候，电击小鼠的爪子，小鼠感受到疼痛，逐渐对气味A产生了厌恶感。之后再在气味A和气味C之间进行选择，就会毫不犹豫地选择气味C了。

嗅觉感觉神经元M72表达的嗅觉受体对应气味A，研究人员使M72表达紫红质通道蛋白2（ChR2），让其对光照变得敏感，然后用光刺激小鼠的M72神经元，并同时电击小鼠的爪子。果然，经受了这些的小鼠对气味A产生了心理阴影，面对气味A和气味C，果断气味C。

也就是说，小鼠在之前没有闻到过气味A的情况下，由于光照对M72神经元的刺激，所以对气味A有了不好的记忆（气味A：委委屈屈）。这段“假记忆”的植入，初步成功了。

小鼠在M72光照刺激（CS）、电击刺激（US）之间被各种排列组合，之后在A和C之间做出选择

接下来，研究人员想把对“厌恶感”的记忆也复制一下。

大脑的外侧缰核（LHb）到腹侧盖区（VAT）的投射负责调节厌恶情绪[2]。研究人员们故技重施，先是使这部分的神经元表达紫红质通道蛋白，让它们对光照敏感，并对这些神经元进行光照，试图也引起小鼠的厌恶情绪。

在训练过程中，小鼠M72接受光照刺激来对“获得”气味A的记忆，LHb—VTA接受光照刺激来“获得”厌恶感的记忆。经过为时一天的训练，虽然小鼠之前并没有闻到过气味A，爪子也没有受到过电击，但是在第一次闻到气味A的时候就主动选择了回避。

小鼠的M72和LHb—VTA同时接受光刺激（左），才会对气味A产生躲避

负面记忆“植入”成功，研究人员又试了试积极的记忆。

这一次，光照刺激的部位是背外侧被盖核（LDT）到VAT的投射部分，这是介导奖励信号的地方[2]。研究人员同时对小鼠的M72进行光照刺激，并在对照组中，给了闻到气味A的小鼠食物奖励。结果表明，没有闻过气味、吃到食物的小鼠，在经过光刺激之后也会对气味A产生偏向性，被气味A所吸引。

研究人员还进一步评估了小鼠大脑相关基因的表达，发现获得“植入记忆”的小鼠和拥有真实记忆的小鼠基因表达高度相似，二者激活了类似的神经回路。

真实记忆（上）和植入记忆（下）的大脑基因表达相似

人工记忆植入成功的标准是：1）植入过程应该全部发生在大脑内部；2）植入记忆是否成功，应该通过外部感官的反应来证明[3]。按照这个标准来说，这次的“嗅觉记忆植入”是大获成功的。

当然了，现在只是植入了一段非常简单的记忆，这个技术最终会发展成什么样子呢？似乎到了开脑洞的时候了~

编辑神叨叨

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参考文献：

[1] Gisella V, Lina M. T, Sara M, el. Memory formation in the absence of experience[J]. Nature Neuroscience, 2019.DOI:10.1038/s41593-019-0389-0

[2] Lammel S, Lim B K, Ran C, et al. Input-specific control of reward and aversion in the ventral tegmental area[J]. Nature, 2012, 491(7423): 212-217.DOI:10.1038/nature11527

[3] Martin S J, Morris R G. New life in an old idea: the synaptic plasticity and memory hypothesis revisited.[J]. Hippocampus, 2002, 12(5): 609-636.DOI:10.1002/hipo.10107