新的研究表明，记忆可能储存在脑细胞之间的连接中
所有的存储设备，从你的大脑到电脑的RAM，都是通过改变它们的物理性质来存储信息的。130多年前，神经科学家的先驱圣地亚哥Ramón y卡哈尔首先提出大脑通过重新排列神经元之间的连接或突触来存储信息。
从那时起，神经科学家一直试图理解生理变化与内存形成。但是，对突触进行可视化和映射是一项挑战。首先，突触非常小，紧密地排列在一起。他们大约小100亿分之一比标准临床MRI所能看到的最小物体还要小。此外，有大约10亿个突触研究人员经常用来研究的老鼠大脑大脑功能它们和周围的组织一样，都是不透明到半透明的颜色。
一个新成像技术我的同事们和我然而，它的发展使我们能够在记忆形成过程中绘制突触。我们发现形成新记忆的过程改变了大脑细胞彼此相连。虽然大脑的某些区域建立了更多的连接，但其他区域却失去了它们。
映射鱼的新记忆
此前，研究人员专注于记录电信号所产生的神经元．虽然这些研究已经证实，神经元在记忆形成后会改变对特定刺激的反应，但他们无法确定是什么驱动了这些变化。
为了研究大脑在形成新记忆时的物理变化，我们制作了斑马鱼记忆形成前后突触的3D地图。我们选择斑马鱼作为我们的测试对象，因为它们足够大，拥有像人类一样的大脑功能，但又足够小，足够透明，可以提供一扇通往活体大脑的窗户。
为了让鱼产生新的记忆，我们使用了一种叫做经典条件作用．这包括将动物同时暴露于两种不同类型的刺激:一种是不会引起反应的中性刺激，另一种是动物试图避免的不愉快刺激。当这两种刺激配对足够多的时候，动物对中性刺激的反应就好像它是不愉快的刺激一样，表明它已经做出了一个联想记忆把这些刺激联系在一起。
作为一种令人不快的刺激，我们用红外激光轻轻加热鱼头。当鱼甩尾巴时，我们认为这是它想逃跑的信号。当鱼暴露在中性刺激下时，灯打开，甩尾巴意味着它在回忆之前遇到不愉快刺激时发生的事情。
为了绘制地图，我们对斑马鱼进行了基因改造，使其具有产生荧光蛋白的神经元，这些荧光蛋白与突触结合并使突触可见。然后，我们用定制的显微镜对突触成像，这种显微镜使用的激光剂量比使用荧光生成图像的标准设备低得多。因为我们的显微镜对神经元的损伤较小，所以我们能够在不失去它们的结构和功能的情况下对突触成像。
当我们比较记忆形成前后的三维突触图时，我们发现大脑中一个区域(前外侧背侧pallium)的神经元产生了新的突触，而另一个区域(前内侧背侧pallium)的神经元主要失去了突触。这意味着新的神经元配对在一起，而其他的神经元则破坏了它们的连接。先前的实验表明背侧大脑皮层鱼的大脑可能类似于哺乳动物的杏仁核，那里储存着恐惧的记忆。
令人惊讶的是，记忆形成时神经元之间现有连接强度的变化很小，与没有形成新记忆的对照鱼的变化难以区分。这意味着形成一个联想记忆包括突触的形成和丧失，但不一定像之前认为的那样改变现有突触的强度。
移除突触会移除记忆吗?
我们观察脑细胞功能的新方法不仅为更深入地理解记忆的实际工作打开了大门，而且为治疗创伤后应激障碍和成瘾等神经精神疾病开辟了潜在途径。
联想记忆这种记忆往往比其他类型的记忆要强烈得多，比如你昨天午餐吃了什么。此外，经典条件作用诱导的联想记忆被认为与导致创伤后应激障碍的创伤性记忆．否则，无害的刺激，类似于人们在创伤时所经历的，可以触发痛苦记忆的回忆。例如，明亮的光线或巨大的噪音可以让人回忆起战斗。我们的研究揭示了突触连接在记忆中可能发挥的作用，并可以解释为什么联想记忆比其他类型的记忆更持久、更清晰。
目前治疗创伤后应激障碍最常见的方法，暴露疗法这种疗法包括反复将患者暴露在无害但具有触发性的刺激下，以抑制创伤事件的回忆。理论上，这间接地重塑了大脑的突触大脑为了让回忆不那么痛苦。尽管暴露疗法已经取得了一些成功，但患者容易复发．这表明导致创伤反应的潜在记忆并没有被消除。
目前还不清楚突触的产生和丧失是否真的具有驱动作用记忆的形成．我的实验室已经开发出了能够快速精确的技术吗删除突触不损害神经元。我们计划用类似的方法去除突触在斑马鱼或老鼠身上观察这是否会改变联想记忆。
通过这些方法，我们有可能从身体上抹去导致创伤后应激障碍和成瘾等毁灭性疾病的联想记忆。然而，在考虑这种治疗之前，需要更精确地定义编码联想记忆的突触变化。显然，还有一些严重的伦理和技术障碍需要解决。尽管如此，我们还是很容易想象在遥远的未来，突触手术可以消除糟糕的记忆。
