Nature：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)記憶如何控制新陳代謝

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2025-05-06 12:46:00【大中小】

摘要：新發(fā)表的研究首次表明，冷記憶是在大腦中形成的，并描繪出它們隨后是如何驅(qū)動(dòng)體溫調(diào)節(jié)的。

由都柏林圣三一學(xué)院Tomás Ryan教授領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新的多學(xué)科研究表明，大腦會(huì)形成對(duì)寒冷經(jīng)歷的記憶，并利用它們來控制我們的新陳代謝。這項(xiàng)新發(fā)表的研究首次表明，冷記憶是在大腦中形成的，并描繪出它們隨后是如何驅(qū)動(dòng)體溫調(diào)節(jié)的。

這一發(fā)現(xiàn)可能在治療一系列疾病（從肥胖到癌癥）的治療中有重要的應(yīng)用，在這些疾病中，體溫調(diào)節(jié)和代謝（或在這一領(lǐng)域缺乏控制）起著作用，同時(shí)也為更多的基礎(chǔ)研究打開了大門，這些研究可以幫助我們更好地理解記憶是如何影響我們的行為和情緒的。

圖1 寒冷記憶調(diào)控全身體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)

1897年，生理學(xué)家伊萬·巴甫洛夫（Ivan Pavlov）首次描述了經(jīng)典條件反射，即動(dòng)物和人類在環(huán)境的不同方面形成聯(lián)系。他指出，當(dāng)鈴聲響起時(shí)，狗可以被訓(xùn)練成在對(duì)食物充滿希望的期待中分泌唾液。經(jīng)典或巴甫洛夫條件反射從此成為神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)的核心內(nèi)容。

長(zhǎng)期記憶以相互連接的細(xì)胞集合的形式儲(chǔ)存在大腦中，稱為記憶印痕。現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)越來越多地開始識(shí)別編碼身體表征的記憶印跡，比如感染經(jīng)歷；炎癥;食品消費(fèi);和痛苦。

這項(xiàng)工作背后的研究人員假設(shè)，大腦可能會(huì)形成溫度表征的印記，而這些印記將有助于生物體在不斷變化的溫度中生存。但為了識(shí)別這些印記，他們首先必須測(cè)試?yán)溆洃浭欠窨梢孕纬伞?/div>

雖然記憶通常是通過動(dòng)物行為的變化來衡量的，但瑞安實(shí)驗(yàn)室與Lydia Lynch教授（當(dāng)時(shí)在都柏林三一學(xué)院，現(xiàn)在在普林斯頓大學(xué)）合作。他們專注于將新陳代謝作為對(duì)寒冷體驗(yàn)的一級(jí)解讀，因?yàn)楸娝苤?dāng)環(huán)境寒冷時(shí)，哺乳動(dòng)物會(huì)通過適應(yīng)性產(chǎn)熱過程，增加新陳代謝，在體內(nèi)產(chǎn)生熱量。

這篇文章的主要作者Andrea Muñoz Zamora博士發(fā)表在國(guó)際權(quán)威雜志《自然》（Nature）上，他成功地訓(xùn)練了小鼠，使其將4攝氏度的寒冷體驗(yàn)與只在指定的寒冷環(huán)境中出現(xiàn)的新穎視覺線索聯(lián)系起來。幾天后，在相同的環(huán)境下給老鼠提供視覺線索，但在室溫下。至關(guān)重要的是，研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)物“預(yù)期”環(huán)境寒冷時(shí)，它們會(huì)上調(diào)新陳代謝，以誘導(dǎo)預(yù)測(cè)性產(chǎn)熱。

在確定小鼠可以形成對(duì)寒冷經(jīng)歷的記憶之后，研究小組接著深入研究了這在大腦中是如何發(fā)生的。利用活動(dòng)依賴基因標(biāo)記，科學(xué)家們能夠從基因上搭便車到編碼冷記憶的印跡細(xì)胞上，這些印跡細(xì)胞位于一個(gè)被稱為海馬體的大腦區(qū)域。值得注意的是，當(dāng)人為地刺激這些冷印跡細(xì)胞（使用一種稱為光遺傳學(xué)的技術(shù)）時(shí)，小鼠為了產(chǎn)生熱量而增加了新陳代謝。在一個(gè)相反的實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證中心發(fā)現(xiàn)，當(dāng)冷印跡細(xì)胞被抑制時(shí)，小鼠無法表達(dá)對(duì)條件視覺線索的冷記憶。

Muñoz Zamora博士說：“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠暴露在寒冷的溫度下時(shí)，它們會(huì)形成記憶，使它們能夠在預(yù)測(cè)未來的寒冷經(jīng)歷時(shí)上調(diào)身體的新陳代謝。”

圖2 情境性寒冷記憶增強(qiáng)代謝率及產(chǎn)熱基因表達(dá)

“這種習(xí)得的體溫控制在很大程度上似乎是由于棕色脂肪組織（或棕色脂肪）活動(dòng)的增加，而棕色脂肪可以通過源自大腦的神經(jīng)支配來控制。”我們的大腦必須從身體對(duì)寒冷的體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，然后反饋控制我們的脂肪細(xì)胞對(duì)寒冷的反應(yīng)。”

該研究的聯(lián)合首席作者Aaron Douglas博士說：“許多臨床疾病，從肥胖到各種癌癥，都可以通過控制棕色脂肪組織的體溫調(diào)節(jié)來治療。”在未來，測(cè)試對(duì)人類冷記憶的操縱是否能為改變新陳代謝以達(dá)到治療目的提供新的途徑將是很重要的。”

這項(xiàng)研究為進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)研究以及治療方法的發(fā)展打開了許多新的大門。例如，了解寒冷經(jīng)歷的表征如何影響更廣泛的大腦功能，如情感、決策和社會(huì)行為，將有助于深入了解心靈的具體化本質(zhì)。

“我們思維的復(fù)雜方面是從更基本的、本能的、身體表征進(jìn)化而來的，了解大腦的這些組成部分如何影響我們的行為，對(duì)于理解我們的情緒和記憶的使用至關(guān)重要。”

“這項(xiàng)綜合工作提供了跨學(xué)科科學(xué)的典型例子。神經(jīng)科學(xué)需要合作，正是與Lynch教授的協(xié)同作用，使得記憶印痕研究與代謝研究的不同尋常的結(jié)合成為可能。”

參考資料

[1]Cold memories control whole-body thermoregulatory responses