波士顿大学的神经科学家发现，啮齿动物的恐惧记忆会导致不同的行为，具体取决于环境的大小。这项研究涉及恐惧印记的光遗传学激活，为恐惧反应的适应性和基于恐惧的疾病的潜在治疗方法提供了新的视角。
波士顿大学的神经科学家发现，啮齿动物的恐惧记忆会导致不同的行为，具体取决于环境的大小。这项研究涉及恐惧印记的光遗传学激活，为恐惧反应的适应性和基于恐惧的疾病的潜在治疗方法提供了新的视角。
是什么促使你和你的研究合作者研究恐惧记忆对不同环境中行为的影响？
首先，对于恐惧记忆，它是啮齿动物中研究最多的记忆之一。它为我们提供了定量的、可衡量的行为读数。因此，当动物处于恐惧状态时，我们可以开始观察它的行为是如何变化的，并将这些行为变化标记为恐惧指数。恐惧记忆尤其是我们的观点，因为它们会导致动物的一些刻板行为，例如冻结在原地，这是恐惧在啮齿动物行为上表现出来的众多方式之一。
所以这是一个角度。第二个角度是，恐惧是大脑中各种病理状态的核心组成部分。因此，可能特别包括创伤后应激障碍，但也包括广泛性焦虑，例如，甚至抑郁症的某些组成部分。因此，恐惧记忆与它在某种意义上进化或演变成创伤后应激障碍等病态的能力之间存在着非常直接的联系。它也为我们提供了一个了解这些情况下发生的事情的窗口。我们之所以研究恐惧，是因为我们可以在啮齿动物中可预测地测量它，并且它在涉及失调的恐惧反应的疾病中也具有直接的转化相关性。
你能解释一下什么是恐惧印记，以及你如何使用光遗传学在海马体中重新激活它们吗？
印记是一个难以捉摸的术语，通常意味着记忆的物理表现。因此，无论记忆在大脑中的物理身份是什么，这就是我们所说的印记。大脑中支持记忆建筑的整体架构。我说难以捉摸，因为我们真的不知道记忆在大脑中是什么样子的。我们绝对不知道印记是什么样子的。但是，我们确实有冰山一角的提示，在过去的十年里，我们已经能够真正使用神经科学中的许多尖端工具进行研究。
在我们的实验室中，我们在可视化大脑中记忆的物理基质方面取得了很大进展。例如，我们知道整个大脑都有细胞。这是一种分布在整个大脑中的3D现象，但整个大脑中的细胞都参与了给定记忆的形成，例如恐惧记忆，并且在记忆形成过程中大脑的某些区域特别活跃。
在恐惧记忆重新激活期间，关于较小环境与较大环境中冻结行为的主要发现是什么？
值得庆幸的是，这很简单，科学通常并非如此。首先，如果我们在动物处于小环境中时重新激活这种恐惧记忆，那么它们将默认冻结——它们会留在原地。这大概是一种适应性响应，以避免被潜在威胁发现。我们认为大脑已经完成了计算，我能逃离这个环境吗？也许不是。让我坐在角落里，保持警惕，尝试发现任何潜在的威胁。因此，该行为表现为冻结。
巧妙的部分是，在同一只动物身上，如果我们重新激活导致在小环境中冻结的完全相同的细胞，一切都是完全相同的：我们正在激活的细胞，它对应的恐惧记忆，工作。但是，如果我们在大型环境中这样做，那么一切都会消失。动物不再冻结了。如果有的话，就会出现不同的行为。基本上，他们开始做其他不冻结的事情，这是我们最初带回家的收获，当我们重新激活恐惧记忆时，或者人为地，当我们在小环境中这样做时，它们会冻结，当我们在大环境中这样做时，它们不会冻结。
对我们来说，这个发现特别酷的地方在于，这意味着这些恐惧记忆细胞并不是硬连线的，每次被重新激活时都会产生相同的确切反应。在某个时候，大脑决定，“我正在回忆恐惧记忆，现在我必须弄清楚什么是最具适应性的反应。
在研究过程中，您是否遇到过任何挑战或障碍，您是如何克服这些挑战或障碍的？
有一对夫妇。首先，具有讽刺意味的是，这种行为对我们来说相当简单，可以一次又一次地复制和执行——因此我们确信那里有一些真理的元素。在研究的后半部分，也是可能在论文中占据最多篇幅的研究，是弄清楚大脑中介导这种差异的原因。正如我们所观察到的，当我们在小环境中人为地激活记忆时，动物是冻结的，而它们在大环境中不会冻结。但是，我们正在激活相同的细胞。那么，动物的大脑状态有什么不同呢？与大环境相比，当我们在小环境中重新激活这种记忆时，动物的大脑状态是什么？显然，它表现为完全相反的行为——冻结和缺乏冻结。
所以，我们想知道在这两种不同的条件下，大脑中发生了什么。这导致我们陷入了一个多年的兔子洞，试图绘制出整个大脑的活动模式，这是在这些不同大小的环境中刺激这些记忆的结果。我们经历了一大堆技术，我们观察了大脑——我们实际上可以使大脑完全透明——这样我们就可以用花哨的显微镜对大脑进行三维成像。可以把它想象成啮齿动物的细胞MRI。我们创建了这些大脑图谱，展示了当我们刺激记忆时大脑中的反应。然后我们问自己，当我们在大环境中激活记忆时，小环境中的大脑地图与大脑地图相比如何？
简而言之，有相似之处，也有不同之处。当我们刺激记忆时，大脑的某些部分总是处于活跃状态，无论动物所处的环境如何。但是，还有一些部分只在大环境中活跃，或者只有当我们在小环境中进行实验时才活跃。这很巧妙，因为这让我们知道，两者之间不共同的那些区域可能是那些在介导大脑决定冻结或不冻结方面实际上很重要的区域。然而，这个过程具有挑战性，因为它需要大量的技术实力，例如使大脑透明并在细胞水平上对它们进行三维成像。
这项研究的见解在未来如何应用或扩展，特别是在理解和治疗恐惧相关疾病的背景下？
上下文显然很重要。一个相关的例子是，两个人可能正在经历相同程度的焦虑，但这种焦虑的根本原因可能在两个人之间大不相同。焦虑影响人们行为的方式也可能非常不同。一个人可能在房间里来回踱步，而另一个人只是坐着，迷失在自己的想法中。同一种认知能力可以以两种截然不同的方式出现，在表达方式上。在这种情况下，我们认为恐惧记忆也是如此——它们如何表达将取决于动物正在经历什么。也许在人们身上，给定的记忆如何表达也取决于上下文，比如谁在那里，什么，在哪里，为什么，等等。
所以这是一个角度，但我认为更直接的相关性是，十年来我们已经知道海马体中的这些细胞足以在我们重新激活它们时启动记忆。但随之而来的问题是，如果我们重新激活它们，并且我们改变的不仅仅是环境大小，会发生什么？如果我们激活了恐惧记忆，但当一只动物和他的啮齿动物伙伴在笼子里时，这会改变恐惧记忆的不同表现方式吗？
从这个意义上说，我们希望它能为这些实验提供更多的路线图，并真正建立在我们可以激活记忆并在三维空间中绘制整个大脑正在发生的事情的想法之上。我们可以利用这一点来尝试继续这种寻宝游戏，在大脑中寻找目标以减轻恐惧反应。
就更广泛的影响而言，这项研究的结果如何有助于我们理解记忆、大脑功能和各种情况下的行为反应之间的关系？
最大的收获是，在将记忆转化为行动之前，大脑会处理大量信息。我认为对我来说，最重要的一点是，一个思想——我在这里交替使用思想和记忆——特别是与记忆相关的思想，会让我们感受到与该记忆相关的各种事物。同样，它可能是一个积极的记忆，它可能是一个消极的记忆，以及介于两者之间的一切，但它不必以同样的方式出现。我认为这对人们来说是一个非常重要的点，因为它提醒人们，将思想转化为行动的过程因人而异，也因人而异，他们正在经历的实时情况。
假设我现在坐在你面前。我可以经历我所拥有的最欣快的记忆和我所拥有的最黑暗的记忆——经历从快乐、欢乐和欣快到忧郁、沉思或悲伤的整个情感范围。但是，我可以在不眨眼的情况下经历所有这些，除非我以某种方式自愿提供这些信息，否则你永远不会真正知道这些是我的想法。但另一件需要考虑的事情是，也许在引擎盖下发生了一些微妙的事情，我们可以发现这些事情。也许当我想到悲伤的回忆时，我会更加懒散，我的瞳孔会放大，或者我会出汗更多。
然而，当我回忆起积极的记忆时，也许我有点瘦弱，我的姿势更好了，我的瞳孔以另一种方式扩张，我的心率上升了。我认为还有其他不太明显的读取内存的指标可以使用。最终，我希望这项研究至少能激励人们更深入地了解真正发生的事情，并了解我们的记忆最终如何导致行动。我想了解正在发生的魔力，我希望这项研究有助于解开这种魔力。
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