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在瞬息萬變的自然環境中，動物需要根據自己所處的環境與狀態靈活地提取記憶。然而，日常情緒如何快速且直接地影響記憶痕跡（memoryengram）的提取效率目前還缺乏相關神經機制的闡釋。記憶被認為存儲在一群被稱為痕跡細胞（engramcell）的神經元集合中，且存在多種狀態，如沉默態（不可提?。?、潛伏態（可以提?。┖突钴S態（正在提?。?。在沉默狀態下，只有人為激活痕跡細胞才能誘導記憶表達，而潛伏的痕跡細胞可以通過自然條件刺激激活，使其變為活躍狀態以進行記憶提取。然而，記憶痕跡的不同狀態，尤其是沉默狀態的生理學意義仍不清楚。
近日，清華大學生命科學學院鐘毅教授課題組揭示了Rac1-依賴的遺忘機制是情緒狀態影響記憶表達的神經基礎。在該研究中，課題組聚焦海馬體CA1區的記憶痕跡細胞與情緒狀態的關系，發現了社交經歷引發的情緒可以雙向調節記憶痕跡的存儲狀態，如社交獎勵可以將記憶痕跡由沉默態轉換為潛伏態，而社交壓力可以將記憶痕跡由潛伏態轉換為靜默態。通過對海馬Rac1活性的檢測與操縱，我們證明了社交獎勵通過抑制海馬Rac1、社交壓力通過激活海馬Rac1來實現記憶痕跡在不同狀態之間的轉換。如圖1所示，該研究提供了一個全新的神經生物學機制來幫助我們理解日常的情緒變化是如何通過切換海馬體中的記憶痕跡狀態來根據環境變化靈活調節記憶提取的。
圖1.情緒經歷調節記憶痕跡細胞狀態的神經機制
該研究也暗示了在經典的長期記憶形成過程中蛋白質合成所介導的固化過程和Rac1活性介導的主動遺忘過程是一個統一交互的過程。如圖2所示，學習會同時引發蛋白質合成介導的記憶固化過程以實現形成激活態的記憶痕跡細胞，同時學習還會激活Rac1依賴的主動遺忘過程來驅使記憶轉換為靜默態。通常的有效學習中，蛋白質合成介導的固化過程同時會產生對記憶遺忘的抑制，來保證記憶的提取并使記憶可以穩定維持。而這種動態的記憶與遺忘的平衡過程最終賦予了動物可以根據實際面對的場景來靈活地雙向調節記憶的提取效率的能力，從而更好地面對復雜多變的環境。本研究對遺忘機制是如何參與到記憶調控中提出了新的理解，即遺忘是調節記憶痕跡狀態的主動過程，可能是記憶靈活性與動態性的神經基礎。
圖2.新的記憶固化模型
上述成果于4月4日以“社交經歷通過調節海馬Rac1活性來轉換記憶痕跡的狀態”（Social experiences switch states of memory engrams through regulating hippocampal Rac1 activity）為題發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）期刊上。清華大學生命學院2016級博士生雷博，2015級北京大學、清華大學和北京生命科學研究所聯合培養博士研究生（PTN）呂莉（已畢業），2018級博士研究生（PTN）胡世強為本文共同第一作者，鐘毅教授和博士生雷博為本文共同通訊作者。清華大學生命學院博士后唐義凱為本研究作出了重要貢獻。本研究獲得了國家自然科學基金委和清華-北京生命科學中心的經費資助。
