我们常常以为,记忆能不能长久,主要看当初记得牢不牢。但其实,能记住多久,还取决于“忘得快不快”。
基于此,2025年12月18日,以色列特拉维夫大学Oded Rechavi研究团队在nature neuroscience杂志发表了“Cold and lithium delay forgetting of olfactory memories in Caenorhabditis elegans”揭示了低温和锂延缓秀丽隐杆线虫嗅觉记忆的遗忘。
作者发现,低温暴露可将特定嗅觉记忆的遗忘速度延缓八倍以上,而对低温的适应则会消除这一效应。为探究其潜在机制,作者开展了RNA测序、突变体分析和药理学实验。研究发现,细胞膜特性的调控是低温诱导遗忘延迟现象存在与否的基础。此外,锂也能在对低温敏感的线虫中延缓遗忘,但在耐寒线虫中无效;该作用涉及AWC神经元中二酰甘油通路的下调以及下游AIY中间神经元活动的长期抑制。因此,线虫的遗传可操作性可用于深入研究锂和低温暴露的作用机制,并更根本地揭示记忆如何被储存与丢失。
图一 低温延缓遗忘
为了探究遗忘能否被减缓,作者测试了低温对线虫嗅觉记忆消退的影响。
研究人员通过将气味(如丁酮)与饥饿配对,让线虫学会“不喜欢”这种气味。正常情况下,这种记忆在2-3小时内就会消失。但若训练后立即将线虫放在冰上,它们的记忆竟能维持16小时甚至更久。用其他AWC神经元感知的气味(如苯甲醛、戊二酮)也得到类似结果。
进一步验证表明,这种“不忘”不是低温损伤所致:未训练的线虫经冰处理后仍喜欢丁酮;训练过的线虫只对训练气味失去偏好,对其他气味反应正常。
接下来,作者检验低温是“暂时延缓遗忘”还是“真正巩固了长期记忆”。结果发现,一旦线虫回到室温,约3小时后记忆就开始快速消退。
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总之,低温并没有让记忆变“牢固”,只是按下了遗忘的暂停键,它延缓了遗忘过程,但并未形成真正的长期记忆。
图二 增加膜刚性可延缓遗忘
低温会让细胞膜变“硬”,作者因此推测:膜刚性增加可能延缓遗忘,因为更硬的膜会影响神经元活动(比如神经递质释放),让大脑“回不到学习前的状态”,从而暂时保留记忆。
为了验证这一点,他们研究了线虫中感知膜刚性的蛋白:PAQR-2和IGLR-2。这两种蛋白能通过调节脂肪酸来维持膜的柔软度;当它们缺失时,细胞膜变得更硬。结果发现:在正常温度下,iglr-2或paqr-2突变体的线虫确实忘得更慢。
进一步实验显示:如果同时敲除fld-1(一个限制膜过度软化的基因),就能抵消iglr-2突变带来的遗忘延缓;而fld-1突变体即使放在冰上,也无法延缓遗忘。
这些结果说明:不是低温本身,而是它引起的膜硬化在起作用。换句话说,细胞膜物理状态的改变可以直接调控遗忘的速度,膜越硬,忘得越慢。
图三 经锂处理的线虫在室温下延缓遗忘
研究发现,锂也能像低温一样延缓线虫的遗忘。将线虫用氯化锂(LiCl)预处理一晚,再进行丁酮回避训练,它们在5小时后仍记得“这个气味不好”,而正常线虫早已忘记。
起初,作者猜测锂可能是通过干扰ASJ神经元(已知参与耐寒调控且对锂敏感)来起作用。但实验推翻了这一假设:即使在ASJ功能缺失(如ssu-1突变或切除ASJ)的线虫中,锂依然能延缓遗忘;而耐寒能力强的线虫经锂处理后反而学得更差、记不住,说明锂和低温可能共享部分机制,但不依赖ASJ。
进一步探究发现,锂的作用很可能与二酰甘油(DAG)。锂会抑制肌醇代谢,降低细胞内DAG水平;在DAG水平本就升高的dgk-1突变体中,锂不再延缓遗忘;
若在训练时用DAG类似物(PMA)处理锂暴露的线虫,也能阻断其记忆延长效应(尽管学习本身也受影响)。
综上,锂和低温虽触发方式不同,但都通过降低DAG水平来减缓遗忘,揭示了DAG信号通路是调控遗忘速度的关键“刹车”机制。
图四 遗忘的延缓通过AWC神经元介导,并依赖于膜相关的肌醇信号通路
为了弄清锂如何延缓遗忘,作者对耐寒和冷敏感线虫在锂处理后的基因表达进行了RNA测序。他们发现:只有在会“忘得慢”的冷敏感线虫中,锂才引起特定的基因变化,而这些变化与冰上处理延缓遗忘的线虫高度相似:神经和体细胞相关基因下调,生殖相关基因上调。这提示,低温和锂可能通过相似的分子通路延长记忆。
此前已知锂不通过ASJ神经元起作用。于是作者聚焦于感知气味的AWC感觉神经元,因为其中的二酰甘油(DAG)在goa-1突变体(DAG信号异常)中,线虫既不能被冰延缓遗忘,也无法响应锂;但若只在AWC神经元中恢复goa-1表达,就能重新获得冰和锂带来的记忆延长效应。此外,膜更硬的iglr-2突变体在室温下也忘得慢,而补充肌醇(可抵消锂对DAG通路的影响)后,这种延缓就消失了。
综合来看:降低AWC神经元中的DAG水平是低温或锂延缓遗忘的关键机制;而这一过程既受膜物理特性(如刚性)调控,也依赖磷脂酰肌醇-DAG信号通路,揭示了记忆保持背后一个由感觉神经元主导、连接膜状态与脂质信号的精细调控网络。
总结
本研究揭示遗忘并非被动消退,而是受脂质信号与膜物理特性主动调控的生物学过程,且依赖于感觉神经元中的DAG水平。这一发现不仅挑战了传统记忆观,也为理解记忆-代谢-繁殖之间的系统性权衡提供了新视角,具有重要的神经科学与进化意义。
文章来源
https://doi.org/10.1038/s41593-025-02143-6
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