“記憶印記”（engram）是在學(xué)習(xí)過程中大腦網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的持久的物理或化學(xué)變化，代表獲取的記憶信息。人們認(rèn)為，記憶是通過這些變化的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的，被學(xué)習(xí)激活的神經(jīng)元群持有記憶印記，而這些神經(jīng)元的再激活會(huì)引起大腦對(duì)特定記憶的回憶。記憶先驅(qū)Richard Semon早在一個(gè)世紀(jì)前就提出假設(shè)：特定記憶不是存儲(chǔ)在大腦某個(gè)部位的單個(gè)印記集合中，而是存儲(chǔ)在一個(gè)統(tǒng)一的印記復(fù)合物中——即分布在大腦各個(gè)區(qū)域的印記細(xì)胞集合形成的網(wǎng)絡(luò)連接。早期的情境恐懼記憶研究已經(jīng)詮釋這一概念，但對(duì)“特定記憶的統(tǒng)一印記復(fù)合體”這一概念的證實(shí)仍是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究。

針對(duì)上述問題，麻省理工學(xué)院皮考爾學(xué)習(xí)和記憶研究所的一項(xiàng)新研究提供了迄今為止最廣泛和最直接的證據(jù)，相關(guān)成果于2022年發(fā)表在《Nature Communications》上。該研究通過組織透明化方法結(jié)合三維成像實(shí)現(xiàn)全腦神經(jīng)圖譜繪制，證明“記憶印記”的存在，即編碼記憶的神經(jīng)元集合，廣泛分布在大腦相關(guān)的各區(qū)域之間，而不僅僅只是在一個(gè)或幾個(gè)腦區(qū)，其中包括一些區(qū)域在之前研究并不被關(guān)注。

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本研究中，研究人員將tdTomato熒光報(bào)告小鼠分成三組，分別為留在籠中的小鼠（家籠組），進(jìn)行情境恐懼條件反射訓(xùn)練并返回其家籠的小鼠（CFC組）、以及在CFC后24小時(shí)進(jìn)行恐懼記憶回憶的小鼠（回憶組）。隨后，研究人員對(duì)不同組小鼠的大腦進(jìn)行透明化處理，使用光片照明顯微鏡對(duì)透明全腦進(jìn)行三維整體成像，并將三維腦圖像與標(biāo)準(zhǔn)小鼠腦圖譜進(jìn)行配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)腦區(qū)自動(dòng)分割。通過應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)算法，研究人員以單細(xì)胞分辨率檢測(cè)了整個(gè)大腦樣本中tdtomato陽性激活細(xì)胞分布，繪制出了247個(gè)具有顯著記憶編碼或回憶活動(dòng)腦區(qū)的分布圖譜，其中包括大腦皮層、杏仁核、丘腦、紋狀體、下丘腦、海馬及其各自的分支腦區(qū)。與記憶編碼相比，記憶回憶激活的神經(jīng)元較少，但被回憶激活最強(qiáng)烈的大腦區(qū)域也是被編碼激活最強(qiáng)烈的區(qū)域。此外，在所獲圖譜中，研究人員發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)神經(jīng)元被編碼和回憶強(qiáng)烈激活的區(qū)域，與海馬和杏仁核亞區(qū)相比，它們?cè)谟洃浶纬芍械淖饔悯r為人知。

隨后，研究人員建立“記憶印記指數(shù)”，對(duì)117個(gè)cfos+大腦區(qū)域進(jìn)行排序，預(yù)測(cè)這些區(qū)域極有可能與記憶印記復(fù)合體有關(guān)。由于人們認(rèn)為學(xué)習(xí)激活的印記在記憶檢索過程中會(huì)被重新激活，因此研究人員進(jìn)行了全腦印記再激活實(shí)驗(yàn)。在第1天，CFC激活的小鼠用tdTomato標(biāo)記，三天后，這些小鼠接受回憶測(cè)試。測(cè)試后，使用三維免疫染色技術(shù)對(duì)小鼠半腦進(jìn)行cFos免疫熒光標(biāo)記，并結(jié)合組織光透明技術(shù)和光片照明顯微成像，檢測(cè)CFC激活的tdTomato陽性神經(jīng)元和回憶激活的cFos陽性神經(jīng)元，生成了一個(gè)具有高于隨機(jī)水平的印記再激活的大腦區(qū)域的排序列表。這些實(shí)驗(yàn)不僅顯示在已知的海馬和杏仁核區(qū)域有顯著的印記再激活，而且還顯示在許多丘腦、皮質(zhì)、中腦和腦干結(jié)構(gòu)中有印記再激活。當(dāng)研究人員將分析識(shí)別的大腦區(qū)域與這些重新激活的區(qū)域進(jìn)行比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中約60%的區(qū)域是一致的。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過記憶召回可以在全腦范圍內(nèi)重新激活這些神經(jīng)元集群。最后，研究人員通過光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了記憶印記神經(jīng)元集群，其中許多與海馬體或杏仁核的記憶印記有功能聯(lián)系?？偟膩碚f，該研究驗(yàn)證了記憶存儲(chǔ)的統(tǒng)一記憶印記復(fù)合體假說，首次為高概率記憶區(qū)域提供了列表排序，推動(dòng)未來更多的相關(guān)研究。

值得一提的是，本研究中組織透明化和全腦免疫染色標(biāo)記是解決問題的關(guān)鍵技術(shù)。近年來組織透明技術(shù)快速發(fā)展，結(jié)合先進(jìn)的顯微成像技術(shù)，使完整小鼠腦樣本的高通量分析成為可能。目前以立早基因（immediate early gene）表達(dá)的形式對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)激活神經(jīng)元為目標(biāo)，繪制“全腦激活圖譜”，如cFos，已被廣泛應(yīng)用于胡須刺激、父母行為、足部電擊以及恐懼記憶等研究，對(duì)cFos表達(dá)的檢測(cè)和分析已為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域帶來許多開創(chuàng)性進(jìn)展。佳維斯（武漢）生物醫(yī)藥有限公司擁有成熟的組織光透明和免疫標(biāo)記技術(shù)體系，技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過二十年的技術(shù)沉淀和不斷創(chuàng)新迭代，成功實(shí)現(xiàn)整個(gè)組織中cFos蛋白的完整均勻標(biāo)記（如下圖3所示），該技術(shù)將為神經(jīng)科學(xué)家們的研究提供新的技術(shù)手段。

佳維斯（武漢）生物醫(yī)藥有限公司成立于2019年，位于高新產(chǎn)業(yè)和高智力集群的聚集地——中國(guó)·光谷。公司主要?jiǎng)?chuàng)始團(tuán)隊(duì)來源于武漢光電國(guó)家研究中心、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院及中國(guó)科學(xué)院，團(tuán)隊(duì)碩士及以上學(xué)歷者占比超60 %。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)具有20年以上組織透明及三維成像技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，目前開發(fā)了三大核心透明技術(shù)：

1、離體透明試劑盒和離體組織透明三維成像技術(shù)服務(wù)。

2、活體組織透明試劑盒和活體深層組織在線檢測(cè)技術(shù)服務(wù)。

3、活體類器官/類器官芯片透明試劑盒及類器官芯片三維在線檢測(cè)技術(shù)服務(wù)。

圍繞著以上三大核心技術(shù)，公司將建成涵蓋科研、藥物研發(fā)及臨床診療三大業(yè)務(wù)板塊為一體的全鏈?zhǔn)礁咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)集群。