长期记忆的巩固通常需要特定的生理状态。在果蝇中，营养感知与记忆形成之间存在深层的环路耦合，但大脑如何根据学习经验动态调控这些代谢传感器，一直是神经科学的前沿难题。
近日，法国国家科学研究中心Pierre-Yves Plaçais在Nature发表相关研究论文。研究发现，果蝇大脑内的内部糖传感器可参与记忆巩固，该机制既存在于禁食果蝇的蔗糖奖励食欲性学习中，也存在于饱腹果蝇的非食物相关厌恶性学习中。饱腹果蝇的厌恶性学习需通过间隔重复训练，以去抑制机制让果糖感应神经元模拟饥饿状态，学习后摄入糖分可激活该神经元，释放促甲状腺素触发记忆巩固，这与食欲性学习机制一致。此外，这种神经元“重置”还会使果蝇表现出饥饿样摄食行为。该研究揭示了非稳态饥饿对记忆巩固的关键作用，也为情绪化进食提供了神经与认知层面的解释。
作者利用靶向表达33°C下可抑制神经传递的显性负性温敏Shibire蛋白，结合Gr43aGAL4与Cha7.4kb-GAL80转基因品系，特异性沉默脑部Gr43a果糖感应神经元。间隔训练后立即沉默该神经元3小时可消除厌恶性长期记忆，推迟至3小时或6小时沉默则无影响；集中训练后沉默3小时、单次训练后沉默1小时均不影响记忆，另一Gr43a品系实验结果一致，表明饱食状态下该神经元信号对训练后特定时间窗的长期记忆形成至关重要。
进一步实验表明，训练后沉默神经元3小时内禁食再恢复进食，记忆正常；沉默时间移至3-6小时（恢复进食时）则记忆受损，说明记忆形成依赖进食时该神经元正常信号传递，持续禁食会阻碍记忆形成。此外，激活该神经元1小时或喂食蔗糖、葡萄糖可挽救记忆，椰子油无效，提示碳水化合物起关键作用。钙成像显示，禁食果蝇Gr43a神经元对果糖反应强烈，饱食果蝇无反应；但间隔训练后，饱食果蝇该神经元恢复强反应（与禁食果蝇相当），非配对或集中训练无此效果，且敏感性恢复6小时内消失，提示间隔性联想厌恶训练可开启数小时时间窗，恢复其果糖敏感性。
研究发现，间隔训练通过调节dFB-Gr43a神经环路使饱食果蝇的大脑重置为类饥饿状态，从而促进长期记忆形成。正常情况下，饱食果蝇的dFB神经元高度活跃并抑制下游 Gr43a 神经元；而间隔训练能显著降低dFB的活性。实验证明，训练后强制激活 dFB 会阻断 Gr43a 对果糖的反应并消除长期记忆。
机制分析显示，这一过程由一对胆碱能神经元 FB.5/6 介导。它们通过释放乙酰胆碱作用于dFB上的毒蕈碱型受体 B（mAChR-B）产生抑制效应。敲低 mAChR-B 或沉默FB.5/6神经元，均会阻止 dFB 活性的下降并特异性损害间隔训练诱导的长期记忆。这表明，FB.5/6 提供的胆碱能抑制是“重置”营养感知状态、开启长期记忆窗口的关键开关。
在禁食果蝇中，Gr43a神经元的激活会促进食物摄入。鉴于间隔训练将这些神经元重置为类似禁食的状态，作者利用双选进食实验评估了单只果蝇对蔗糖与低能量基质琼脂糖的偏好，以寻找其对进食行为的可能后果。在此实验中，初测禁食果蝇表现出对蔗糖的强烈偏好，而饱食果蝇则不然。间隔联想训练后，与非配对对照组相比，果蝇产生了对蔗糖的强烈偏好，而这种效应在集中训练后并未发生。在果糖感应神经元中敲低Gr43a或Gpb5，在α/β蘑菇体神经元中敲低Lgr1，均严重损害了间隔训练对进食行为的影响。这表明，来自Gr43a神经元的共同信号通路支持记忆巩固，并在间隔训练后偏向进食行为。
总 结
本研究首次阐明了记忆巩固与代谢感知的神经机制直接耦合，打破了传统认知中学习与代谢通路独立运作的假设。证明了果糖感应神经元不仅参与进食行为调控，还作为关键节点介导记忆形成，揭示了代谢-认知交互的新路径。暗示大脑可能通过复用能量感知系统来优化生存相关学习，为理解情绪与代谢共病（如焦虑与进食障碍）提供了潜在机制解释。
论文信息：
标题：Aversive learning hijacks a brain sugar sensor to consolidate memory
参考文献：Francés R, Comyn T, Desnous C, Bettoni F, Pavlowsky A, Preat T, Plaçais PY. Aversive learning hijacks a brain sugar sensor to consolidate memory. Nature. 2026 Mar 25. doi: 10.1038/s41586-026-10306-z. Epub ahead of print. PMID: 41882363.
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10306-z
来源 | brainnews
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