新神經元增強記憶的新機制

負責對新記憶編碼的年輕神經元(粉色)必須與成熟神經元（綠色）競爭，才可以存活下來並進入海馬區迴路。

大腦中有數十億的神經元。在大腦皮層褶皺的深處，海馬區的神經幹細胞持續不斷地生成新的神經元，這會導致新老神經元鬥爭，因為新的神經元試圖在大腦記憶形成中心得到立足點。

HSCI的Amar Sahay博士說：「海馬區使得我們可以形成新的記憶，幫助我們為生活導航。神經形成（幹細胞生成新的神經元）對於使類似的記憶區分開來非常重要。」

隨著人類大腦的成熟，舊神經元之間的連結變得更強，神經元越多，連接就越錯綜複雜，使得集成新生成的神經元更加困難。神經幹細胞生成新神經元的能力就下降，導致神經生成衰退。隨著幫助分類記憶的新神經元減少，衰老的大腦區分和接收信息的效率就會更差。

研究團隊選擇性地使轉錄因子Klf9過度表達，這可以消除小鼠大腦中舊神經元超過五分之一的樹突棘，增加集成到海馬區迴路新神經元數量的二倍，並且激活了神經幹細胞。當研究人員使Klf9的表達回歸正常，舊神經元樹突棘又會重新形成。然而，之前集成的神經元仍然在。

Sahay說：「因為我們可以可逆地完成這項實驗，在小鼠生命周期的任何時間點我們都可以使用新的編碼單元更新小鼠的海馬區。」

研究人員們採用了一種補充策略，他們刪除了Rac1蛋白質，這種蛋白質對舊神經元的樹突棘非常重要，這麼做也可以達到同樣的效果，增加了新神經元的存活率。

為了使兩種相似的記憶區分，海馬區激活兩群不同的神經元為每種記憶編碼，這個過程叫做模式分離（pattern separation）。當兩群神經元互相重疊時，研究認為這種情況下分辨兩種相似的記憶更加困難。如果記憶被重疊的神經元群編碼，海馬區可能會不合時宜地檢索它們。如果神經元被不重疊的神經元群編碼，海馬區將它們分別存儲，並且在合適的時候進行檢索。

神經形成增加的小鼠記憶重疊更少，記憶更加準確也更加牢固。在中年和老年時期增加神經形成的小鼠都表現出了更精確的記憶。

Sahay說：「我們相信，通過增加海馬區的能力並且不恢復過去的經驗會起作用。這尤其對於創傷後應激障礙、輕微認知能力衰退或者與年齡相關的記憶損失有作用。」

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