新研究揭示，寒冷记忆可以在脑中形成

记忆的联结

1897年，生理学家巴甫洛夫（Ivan Pavlov）通过狗对铃声与食物之间建立联系的实验，首次描述了“经典条件反射”。经典条件反射是一种无意识的过程，在这个过程中，一个自动的条件反射与一个特定的刺激联系在一起。这一原理后来成为神经科学与心理学研究的基石之一，它表明环境刺激可以被“记住”，并在没有原始刺激的情况下触发生理反应。

现代神经科学表明，长期记忆以“记忆印痕”（engram）的形式储存在脑中。这些记忆印痕是由互相连接的神经细胞组成的稳定网络，不仅可编码事件、情感，也可以编码身体状态，如感染、炎症、食物摄入和疼痛等。

然而，科学家上不清楚的是，脑是否也能对温度感知形成记忆印痕，并借此帮助生物体预测并适应未来的温度变化？在一项最新发表于《自然》的研究中，科学家首次发现，脑会形成“寒冷记忆”，并利用这些记忆来调节新陈代谢，从而应对低温环境。

寒冷的记忆印痕

通常情况下，科学家通过观察动物的行为变化来判断记忆形成。但在新的研究中，研究团队另辟蹊径，选择将“代谢变化”作为对寒冷体验的一级响应指标。

在实验中，研究人员多次将小鼠暴露于4°C的寒冷环境中，并在该环境中引入一种特定视觉线索。随着条件反射的建立，小鼠逐渐将低温体验与该视觉线索联结起来。寒冷环境会通过一种名为“产热”的过程，自然激活体热的产生，这一过程伴随着葡萄糖分解和氧气消耗的增加，主要发生在褐色脂肪组织中。

令人惊讶的是，几天后，小鼠表现出了一种类似“巴甫洛夫条件反射”的体温调节反应：即使在21°C的室温环境下，仅仅呈现该视觉线索，也足以诱发小鼠的代谢上调，表现出“预测性”产热行为。这表明，对寒冷环境的回忆本身就能引发生理性的代谢反应。

在确认寒冷体验可形成稳定记忆后，研究团队进一步追踪这一记忆在脑中的存储以及激活机制。他们采用“活动依赖性基因标记”技术，成功定位了与寒冷记忆相关的“记忆印痕细胞”——这些细胞位于海马（一个与记忆密切相关的脑区）中的齿状回区域。

研究显示，在回忆寒冷情境时，齿状回中的这些神经元的活动会与下丘脑外侧的活动密切相关，而下丘脑外侧正是调控体温和代谢控制的一个关键区域。至关重要的是，这种神经活动还与氧气消耗增加相关，这表明记忆检索可以直接影响代谢反应。

为了进一步测试这些“寒冷记忆”神经元的作用，研究人员应用光遗传学技术，来人工激活或抑制这些记忆印痕细胞。他们发现，人工激活“寒冷记忆”神经元可显著提升小鼠的代谢率，下丘脑也随之激活，褐色脂肪组织中与产热相关的基因表达增强；而当这些细胞被抑制时，小鼠便无法在视觉线索提示下表现出产热反应。

这些发现表明，小鼠在经历寒冷体验后不仅能形成寒冷记忆，还能利用这些记忆提前调节新陈代谢，以应对即将到来的寒冷挑战。这种习得性的体温调控，主要是通过增强褐色脂肪组织的活性实现的，而这一过程受控于脑发出的神经信号。这意味着，脑需要从身体经历中学习寒冷的感觉，随后再反馈调控脂肪细胞的应对方式。

记忆的具象化

这项研究为我们理解脑、记忆和代谢是如何紧密交织在一起的提供了强有力的见解。

从临床角度来看，这一发现还为治疗多种疾病，如肥胖和癌症提供了潜在的新路径。肥胖、癌症等疾病往往与体温调节和代谢失调相关，而褐色脂肪组织正是调节代谢的关键靶点。研究人员指出，未来或许可以通过操控“寒冷记忆”来人为调整代谢功能，为治疗相关疾病开辟新途径。

更广泛地说，这项研究也推动我们反思脑功能的本质。研究人员表示，我们思维中那些看似复杂的高级过程，其实根植于更基础、更本能的身体经验。理解脑是如何将环境体验转化为具体的生理调节机制，对于全面理解情绪和记忆的运作至关重要。

#参考来源：

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

#图片来源：

封面图&首图：Nora Maria Raschle