科学家发现糖有助于大脑锁定压力记忆
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科学家发现,经历可怕事件后进入大脑的糖分会触发持续数天的记忆。

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研究结果将饥饿信号与记忆存储联系起来,并指出压力经历可以通过某种生物学途径改变之后的饮食行为。

饥饿的大脑信号

在训练果蝇对某种气味产生恐惧后,关键性的改变只有在反复进行气味和电击训练后才会出现。训练后摄入糖分可以将这种经历转化为长期记忆。

法国国家科学研究中心(CNRS)的 Pierre-Yves Plaçais 博士发现,当恢复进食时,大脑中相同的糖传感器就会启动。

这些传感器仅在训练后的一小段时间内做出反应,此时大脑仍能利用摄入的糖分来稳定记忆。

一旦那扇窗户关闭,苍蝇仍然会避开这种气味,但记忆的持久形式却消失了,这使得谜团缩小到糖所发出的信号。

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糖分锁在记忆中

经过训练后,只有当糖分在训练后大约三个小时内到达活跃的感受器时,果蝇才能形成持久的记忆。

在厌恶性学习中——即从不愉快的结果中学习——一种气味会伴随轻微的电击,直到苍蝇以后会避开这种气味。

科学家使用黑腹果蝇(Drosophila melanogaster),这种果蝇常用于遗传学研究,因为它的大脑很小,可以进行精确的个体测试。

该边界表明,碳水化合物感知(而不仅仅是卡路里)才是开始持久巩固的信号。

大脑会模拟饥饿感

反复的训练改变了果蝇大脑,使训练后通常会关闭糖传感器的细胞安静下来。

在饱食的果蝇中,Gr43a 神经元(糖感应脑细胞)在摄入普通碳水化合物后通常会忽略果糖。

早期的测试表明,这些神经元只有在饥饿的动物体内才会对糖做出反应。

这种借来的饥饿感只持续了几个小时,因此,对于长期储存来说,时机和糖本身一样重要。

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信号在大脑中传递

一旦糖分感知恢复,被激活的细胞就会释放促甲状腺激素,这是一种类似激素的信使,可以在进食后向大脑区域传递信号。

这种信使到达了形成记忆的神经元,在那里,细胞会准备将气味信息储存起来,以便在大脑训练后进行更长时间的记忆保存。

阻断信使或接收信使的细胞,会切断生物信号,从而破坏记忆。

食物之所以重要,是因为它触发了那个信号,而不是因为它在训练后提高了动物的能量供应。

内存需要燃料

形成持久记忆需要快速消耗每只苍蝇蘑菇体(大脑中储存学习到的联系的区域)内的能量。

早期的研究表明,果蝇的长期记忆在严重压力(例如脱水)下可能会带来生存代价。

在新的实验中,糖连接的信使增加了葡萄糖的利用,帮助神经元在早期巩固阶段为记忆的存储做好准备。

能量需求可以解释为什么大脑在接收到糖分信号之前,可能会先等待一段时间,然后再将资源用于记忆。

记忆会影响食物选择

经过间隔练习后,喂饱的果蝇比分别体验过气味和电击的果蝇更强烈地选择蔗糖(食糖)。

在 60 分钟的喂食测试中,单个果蝇做出了选择,让研究人员能够直接了解每只动物的食欲。

Gr43a 或甲状腺刺激素信号的丧失降低了对糖的偏好,训练后通过一条途径将食欲和记忆联系起来。

这种食欲变化并不能证明人类存在情绪性进食,但它提供了一种可检验的大脑通路。

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共享记忆通路

当饥饿的果蝇将某种气味与糖餐联系起来时,奖励学习也采用了相同的途径。

禁食的果蝇体内已有活跃的糖分传感器,因此学习后进食可以为它们的大脑提供所需的信号,而无需额外的电路改变。

厌恶训练必须首先创造那种状态,即使课程本身没有通过反复练习获得食物线索。

这种共同的机制有助于解释间隔效应,即分开练习可以提高记忆力。

人类的谨慎

人类的大脑与果蝇的大脑并不相同,作者也没有在包括人类在内的哺乳动物身上发现同样的回路。

果蝇仍然具有研究价值,因为研究人员可以以非同寻常的精确度在活体大脑中打开和关闭微小的神经元群。

人类的压力性进食涉及激素、习惯、文化和大脑的多个区域。

“我们的研究结果为类似于情绪化进食的行为提供了神经回路基础和认知价值,”Plaçais 及其同事写道。

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更好的问题即将到来

未来的研究需要检验哺乳动物的大脑在类似压力下,是否利用营养传感器(追踪食物化学物质的细胞)来储存记忆。

这些研究需要将真正的记忆信号与饥饿或注意力变化区分开来。

时机把握仍然是个挑战,因为果蝇信号只在短暂的接收窗口期内有效。

更清晰的答案可能会改变科学家们研究动物学习、新陈代谢和压力驱动的食欲的方式,而不仅仅将责任归咎于糖。

糖、记忆、饥饿

在这些实验中,糖并没有起到简单的奖励作用,而是作为一种定时生物信号用于记忆存储。

通过将食物感知、练习和食欲联系起来,这项研究将一个小型果蝇回路变成了科学家们面临的一个更棘手的记忆问题。

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