記憶的聯(lián)結(jié)
1897年，生理學家巴甫洛夫（Ivan Pavlov）通過狗對鈴聲與食物之間建立聯(lián)系的實驗，首次描述了“經(jīng)典條件反射”。經(jīng)典條件反射是一種無意識的過程，在這個過程中，一個自動的條件反射與一個特定的刺激聯(lián)系在一起。這一原理后來成為神經(jīng)科學與心理學研究的基石之一，它表明環(huán)境刺激可以被“記住”，并在沒有原始刺激的情況下觸發(fā)生理反應。
現(xiàn)代神經(jīng)科學表明，長期記憶以“記憶印痕”（engram）的形式儲存在腦中。這些記憶印痕是由互相連接的神經(jīng)細胞組成的穩(wěn)定網(wǎng)絡，不僅可編碼事件、情感，也可以編碼身體狀態(tài)，如感染、炎癥、食物攝入和疼痛等。
然而，科學家上不清楚的是，腦是否也能對溫度感知形成記憶印痕，并借此幫助生物體預測并適應未來的溫度變化？在一項最新發(fā)表于《自然》的研究中，科學家首次發(fā)現(xiàn)，腦會形成“寒冷記憶”，并利用這些記憶來調(diào)節(jié)新陳代謝，從而應對低溫環(huán)境。
寒冷的記憶印痕
通常情況下，科學家通過觀察動物的行為變化來判斷記憶形成。但在新的研究中，研究團隊另辟蹊徑，選擇將“代謝變化”作為對寒冷體驗的一級響應指標。
在實驗中，研究人員多次將小鼠暴露于4°C的寒冷環(huán)境中，并在該環(huán)境中引入一種特定視覺線索。隨著條件反射的建立，小鼠逐漸將低溫體驗與該視覺線索聯(lián)結(jié)起來。寒冷環(huán)境會通過一種名為“產(chǎn)熱”的過程，自然激活體熱的產(chǎn)生，這一過程伴隨著葡萄糖分解和氧氣消耗的增加，主要發(fā)生在褐色脂肪組織中。
令人驚訝的是，幾天后，小鼠表現(xiàn)出了一種類似“巴甫洛夫條件反射”的體溫調(diào)節(jié)反應：即使在21°C的室溫環(huán)境下，僅僅呈現(xiàn)該視覺線索，也足以誘發(fā)小鼠的代謝上調(diào)，表現(xiàn)出“預測性”產(chǎn)熱行為。這表明，對寒冷環(huán)境的回憶本身就能引發(fā)生理性的代謝反應。
在確認寒冷體驗可形成穩(wěn)定記憶后，研究團隊進一步追蹤這一記憶在腦中的存儲以及激活機制。他們采用“活動依賴性基因標記”技術(shù)，成功定位了與寒冷記憶相關(guān)的“記憶印痕細胞”——這些細胞位于海馬（一個與記憶密切相關(guān)的腦區(qū)）中的齒狀回區(qū)域。
研究顯示，在回憶寒冷情境時，齒狀回中的這些神經(jīng)元的活動會與下丘腦外側(cè)的活動密切相關(guān)，而下丘腦外側(cè)正是調(diào)控體溫和代謝控制的一個關(guān)鍵區(qū)域。至關(guān)重要的是，這種神經(jīng)活動還與氧氣消耗增加相關(guān)，這表明記憶檢索可以直接影響代謝反應。
為了進一步測試這些“寒冷記憶”神經(jīng)元的作用，研究人員應用光遺傳學技術(shù)，來人工激活或抑制這些記憶印痕細胞。他們發(fā)現(xiàn)，人工激活“寒冷記憶”神經(jīng)元可顯著提升小鼠的代謝率，下丘腦也隨之激活，褐色脂肪組織中與產(chǎn)熱相關(guān)的基因表達增強；而當這些細胞被抑制時，小鼠便無法在視覺線索提示下表現(xiàn)出產(chǎn)熱反應。
這些發(fā)現(xiàn)表明，小鼠在經(jīng)歷寒冷體驗后不僅能形成寒冷記憶，還能利用這些記憶提前調(diào)節(jié)新陳代謝，以應對即將到來的寒冷挑戰(zhàn)。這種習得性的體溫調(diào)控，主要是通過增強褐色脂肪組織的活性實現(xiàn)的，而這一過程受控于腦發(fā)出的神經(jīng)信號。這意味著，腦需要從身體經(jīng)歷中學習寒冷的感覺，隨后再反饋調(diào)控脂肪細胞的應對方式。
記憶的具象化
這項研究為我們理解腦、記憶和代謝是如何緊密交織在一起的提供了強有力的見解。
從臨床角度來看，這一發(fā)現(xiàn)還為治療多種疾病，如肥胖和癌癥提供了潛在的新路徑。肥胖、癌癥等疾病往往與體溫調(diào)節(jié)和代謝失調(diào)相關(guān)，而褐色脂肪組織正是調(diào)節(jié)代謝的關(guān)鍵靶點。研究人員指出，未來或許可以通過操控“寒冷記憶”來人為調(diào)整代謝功能，為治療相關(guān)疾病開辟新途徑。
更廣泛地說，這項研究也推動我們反思腦功能的本質(zhì)。研究人員表示，我們思維中那些看似復雜的高級過程，其實根植于更基礎、更本能的身體經(jīng)驗。理解腦是如何將環(huán)境體驗轉(zhuǎn)化為具體的生理調(diào)節(jié)機制，對于全面理解情緒和記憶的運作至關(guān)重要。
#參考來源：
https://www.tcd.ie/news_events/top-stories/featured/remembering-the-cold/
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01132-w
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08902-6
#圖片來源：
封面圖&首圖：Nora Maria Raschle
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