Neuron: 短期味觉记忆的神经奥秘
味觉是动物感受外界并与外界互动的重要媒介之一，科学家已经发现不同的味道在味觉皮层有不同的映射，这些味觉皮层区域通过跟不同皮层下脑区的互动，整合情绪、价值、饥饿状态、及其他感知觉输入来产生味觉相关的行为，如觅食、逃避等。这些生存相关的本能行为，尤其在野外，通常需要快速决策和执行，这就需要依赖脑内形成的关于味觉的短期记忆，然而这种味觉短期记忆形成的神经机制却尚不清楚。
近日，来自美国哥伦比亚大学 Charles S. Zuker 团队研究人员在 Neuron 上发表工作“A neural substrate for short-term taste”，发现了味觉皮层神经元的持续活动是味觉短期记忆的重要神经机制，短暂解除味觉皮层活动的抑制可延长短期记忆。
研究人员开创出一种检测味觉记忆的行为范式，将经过禁水处理的动物放在一个转轮上，通过舔舐奎宁或安赛蜜进行味觉学习，并在一定的时间延迟后给予两种的不同的气味（戊酯已酸酯和苯甲醛），通过给予水作为奖励，让动物形成味觉记忆。由验证实验中可以看出，利用气味来鉴别甜和苦的效率与延迟实验的长短正相关，说明动物对甜和苦的记忆是符合短期记忆的规律的，而鉴别气味与延迟时间无关，这也符合动物的本能反应。（图一）
图一 味觉短期记忆范式的建立
利用以上范式，研究人员探究了甜和苦记忆的神经机制，他们首先利用钙成像证实了岛叶后部（GCbt）神经元对苦味而非甜味的编码，并且可能是通过 TRPM5 来介导的。接着研究人员利用上述范式，在苦味剂后给予不同的时间延迟，发现 GCbt 神经元活动随着延迟时间增常而减弱。（图二）
图二 GCbt 苦味神经元活动与延迟时间长短呈负相关
研究人员为了证实 GCbt 神经元的持续性活动不是因为残留在舌头上的苦味物质的结果，研究人员进行了两步实验，首先用光遗传激活脑干中已知的苦味核团，能跟苦味剂一样激活 GCbt 神经元，证明其可以一定程度上代表舌头上对苦味的感受；然后他们用光遗传在延迟期间抑制这类脑干神经元，模拟舌头苦味感受的阻断。由此发现，延迟期间阻断了舌头苦味感受并不影响 GCbt 神经元活动，说明舌头苦味残留与 GCbt 神经元活动无关。（图三）
图三 舌头苦味残留不影响 GCbt 神经元活动
那么，如果 GCbt 神经元的持续性活动是短期味觉记忆的神经基础，那么它应该符合以下规律：第一，记忆的衰减时间进程应该与动物的短期记忆表现相关；第二，在延迟期间抑制味觉皮层活动会抹去记忆；第三，延长 GCbt神经元活动的衰减能延长短期记忆。实验证明，GCbt 神经元活动与正确的选择相关，并且经过 6s 长延迟训练的动物对苦味记忆比 1s 短延迟训练的动物记忆时长更长，CGbt 神经元活动衰减也更慢。利用光遗传分别在苦味刺激、延迟期间抑制 CGbt 神经元都能减弱动物对苦味的记忆。激活 GCbt 中的 VIP 神经元可以抑制其中中间能抑制性神经元的活动，研究人员通过此来在延迟期间对 GCbt 苦味神经元解除抑制，延长其活动，发现动物对苦味的记忆显著延长。（图四）
图四 GCbt 苦味神经元活动去抑制可延长动物味觉记忆
实时比较食物和决策进食是通过短期味觉记忆是实现的，本文工作以苦味的记忆为例，解析了这种短期味觉记忆主要通过味觉皮层神经元活动的持续来产生，并提出本能进食行为，可以在经验、外界感知觉输入的共同整合调节下得到适应性微调。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.10.009
参考文献
Juen Z, Villavicencio M, Zuker CS. A neural substrate for short-term taste memories [published online ahead of print, 2023 Nov 1]. Neuron. 2023;S0896-6273(23)00765-1. doi:10.1016/j.neuron.2023.10.009
编译作者：圆也荷荷/（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
