脑机启侦|记住寒冷：科学家发现记忆如何控制新陈代谢（04.29）

由都柏林圣三一学院托马斯·瑞安教授领导的一项新的多学科研究表明，大脑会形成寒冷体验的记忆，并利用这些记忆来控制我们的新陈代谢。这项新发表的研究首次揭示了寒冷记忆在大脑中形成，并阐明了它们随后如何驱动体温调节。

这一发现可能对治疗一系列疾病（从肥胖症到癌症）有重要应用，在这些疾病中体温调节和新陈代谢发挥着作用，同时也为更基础的研究打开了大门，可以帮助我们更好地理解记忆如何影响我们的行为和情绪。

01 由记忆改写代谢规则
1897 年，生理学家伊万·巴甫洛夫首次描述了经典条件反射，即动物和人类在环境的不同方面之间形成关联。他证明，当铃声响起时，狗可以经过训练而分泌唾液以期获得食物。古典条件反射或巴甫洛夫条件反射从此成为神经科学和心理学的核心内容。长期记忆以相互连接的细胞集合的形式存储在大脑中，称为记忆痕迹。现代神经科学开始越来越多地识别编码身体表征的印迹，例如感染、炎症、食物消耗和疼痛的经历。

这项研究的研究人员假设，大脑可能会形成温度表征的印迹，这些印迹将有助于生物体在温度变化中生存。但为了识别这些印迹，他们首先必须测试冷记忆是否能够形成。虽然记忆通常以动物行为的变化来衡量，他们专注于研究新陈代谢作为寒冷体验的一级读数，因为众所周知，哺乳动物在寒冷环境下会通过适应性产热过程加快新陈代谢，从而在体内产生热量。

02预制性产热

今天在《自然》杂志上发表的文章的主要作者安德烈亚·穆尼奥斯·萨莫拉博士成功训练老鼠将 4摄氏度的寒冷体验与仅在指定的寒冷环境中出现的新视觉线索联系起来。几天后，我们让小鼠在相同环境下，但在室温下看到视觉提示。至关重要的是，研究小组发现，当动物“预期”环境寒冷时，它们会上调新陈代谢以诱导预测性产热。

在确定老鼠能够形成寒冷体验的记忆后，研究小组开始深入研究这种现象在老鼠大脑中是如何发生的。利用活动依赖性基因标记，科学家们能够通过基因手段将冷记忆嵌入大脑中被称为海马体的区域中的印迹细胞中。值得注意的是，当这些冷印迹细胞受到人工刺激（使用一种称为光遗传学的技术）时，小鼠会增加新陈代谢以产生热量。在相反的实验中，为了再次验证这一核心发现，当冷印迹细胞受到抑制时，小鼠无法根据条件视觉线索表达冷记忆。

穆尼奥斯·萨莫拉博士说：“我们发现，当老鼠暴露在寒冷的温度下时，它们会形成记忆，当它们预期将来会经历寒冷时，这些记忆可以上调它们身体的新陈代谢。”

03改写肥胖和癌症治疗的新篇章

林奇教授补充道：“这种对体温的习得性控制，很大程度上似乎是由于棕色脂肪组织（或称棕色脂肪）活动的增强，而棕色脂肪组织可以通过源自大脑的神经支配来控制。我们的大脑必须从身体对寒冷的体验中学习，然后反馈回来控制脂肪细胞对寒冷的反应。”

该研究的共同第一作者亚伦·道格拉斯博士表示：“从肥胖到癌症等多种临床疾病，都可以通过棕色脂肪组织来调控体温调节来治疗。未来，测试操纵人类冷记忆是否能为改变新陈代谢以达到治疗目的提供新的途径将至关重要。”

这项研究为进一步的发现研究以及治疗方法的开发打开了许多新的大门。例如，了解寒冷体验的表现形式如何影响情绪、决策和社会行为等更广泛的大脑功能将有助于深入了解心智的具体本质。“我们心智的复杂方面是从更基本、更本能、更身体的表现形式进化而来的，”教授说。“了解大脑的这些组成部分如何影响我们的总体行为，对于理解我们的情绪和记忆的运用至关重要。”

新闻来源：ScienceDaily

论文参考：DOI: 10.1038/s41586-025-08902-6