Current Biology | 钟毅/李乾团队发现短期记忆通过“搬家”来遗忘

一家繁忙的超市 中，最显眼的位置整齐地摆放着一批新商品，然而 却 长时间 无人问津 。于是 这批 商品很快被转移到临时仓库 ，直到被彻底清理。 这是一个 容易想象的合理场景。 有趣的是， 刚刚 发表 的 一 项 研究 工作 发现 ，我们难以想象的短期记忆遗忘似乎 是一个很相似的过程。

近些年， 从果蝇、小鼠到人类自身的研究 证据 都 支持一个反直觉的观点： 遗忘 不是大脑的“不完美” ，而是一种 灵活 适应环境动态变化的能力【1-5】。 就像超市无法判断一批新商品是否会 盈利 一样，大脑也无法确定一个新记忆是否有利于个体的生存和发展。 一个 简单 的策略是：“摆放”一段时间试试看。 从这个角度理解，短期记忆既需要 在 一段时间内稳定，又需要在“到期”后尽快清理。 然而， 生物脑中实际发生的过程是否如此？究竟是什么样的生物机制在执行遗忘的功能？ 我们 一直缺乏 具体的实验证据和 深入的 科学 理解 。

2 025 年 6 月 12 日， 清华大学生命科学学院、清华大学IDG/麦戈文脑科学研究院钟毅教授 课题组与中山大学医学院李乾副教授 联合在Current Biology杂志在线发表了题为“记忆在不同突触集群间的快速转移促进果蝇的遗忘”（Rapid memory shift between different synaptic ensembles promotes forgetting inDrosophila）的文章，发现果蝇记忆痕迹是通过转移到一个新的位置再”擦除”来介导记忆的遗忘。此 过程 需要 依赖 神经元 一种特定的 突触 结构 数目“先增加后下降”的变化 ， 并且受到Rac1和Ephrin两个 分子开关的调控。这种 “搬家后消除”的遗忘方式 推进了我们对于 记忆主动遗忘机制 的深入理解 。

研究者们 首先 综合 利用遗传学荧光探针工具 、 显微 镜下行为训练装置以及 双光子活体成像 技术 ， 对 果蝇 的一种维持几个小时的短期记忆痕迹 进行 了追踪观测 。结果显示 （参见下图） ， 果蝇的 γ1 脑区 在学习后产生了记忆痕迹， 然而一段时间后， γ1 脑区记忆痕迹消失的同时， γ 4脑区产生了一个行为上等效的新记忆痕迹。这个新记忆痕迹的消失与果蝇表现出的短期记忆遗忘在同一个时间尺度发生。 随后，研究者们进一步通过遗传学、行为学、免疫荧光、活体成像等方法进行了深入研究， 最终 提出了一个 新的遗忘模型： ① 学习在一个脑区产生记忆痕迹 。 ②Rac1开关启动，促进神经元 一种特定 突触结构数目的增加，引发记忆痕迹转移。③记忆从最初的脑区转移到一个新脑区。④Ephrin开关启动，促进神经元 特定 突触结构数目消除，“ 擦除 ”新脑区中的记忆痕迹 ， 最终 完成遗忘。

短期记忆通过“搬家后消除”来介导遗忘的示意图

依据 这些 新理解，研究者们展示了阻止果蝇 短期记忆 遗忘发生的 两种不同的、简单有效的方法。 第一， 给果蝇喂食 一种小分子化合物来抑制 Rac 1 通路的活性， 记忆 痕迹的转移就不能正常发生，从而长久的保持在最初的脑区，使得遗忘受阻。第二，给果蝇喂食 Ephrin 通路的抑制剂 ，使得转移到新脑区的记忆痕迹不能被“擦除”，从而阻止遗忘的发生。

这些对遗忘的新理解 和操控方法 可能不只局限于果蝇的学习记忆系统。 钟毅课题组之前的工作表明， Rac1 通路介导的主动遗忘机制同样存在于哺乳动物中【6-9】 ，并与人类的阿尔茨海默症（ AD ）【10】 和自闭症（ autism ）【11】 等疾病密切相关，可能还与衰老性健忘【12】 和 奖赏 记忆消退 效果 13 有潜在联系。哺乳动物中的主动遗忘是否也需要记忆先转移后才能继续执行是未来值得探究的新问题。

此外，这项研究 孵化 了很多新的科学问题： Rac1 如何导致突触结构数目增加？突触结构数目增加如何导致记忆痕迹转移？ Ephrin 通路如何激活并消除突触结构？消除突触结构又如何导致记忆痕迹被“抹掉”？对这些问题的继续探究也许会将我们对遗忘的生物实现机理带向意想不到的新维度。钟毅课题组已经发现从果蝇遗忘机理和实现方式中获得的启发，可以有效提升人工智能的持续学习能力【14】 。因此，未来对遗忘机理的新理解也有望助力生物启发的人工智能创新。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.05.047

制版人： 十一

参考文献

1. Ryan, T.J., and Frankland, P.W. (2022). Forgetting as a form of adaptive engram cell plasticity.Nature Reviews Neuroscience23 , 173-186. 10.1038/s41583-021-00548-3.

2. Richards, B.A., and Frankland, P.W. (2017). The Persistence and Transience of Memory.Neuron94 , 1071-1084. 10.1016/j.neuron.2017.04.037.

3. Davis, R.L., and Zhong, Y. (2017). The Biology of Forgetting-A Perspective.Neuron95 , 490-503. 10.1016/j.neuron.2017.05.039.

4. Berry, J.A., Guhle, D.C., and Davis, R.L. (2024). Active forgetting and neuropsychiatric diseases.Molecular psychiatry.10.1038/s41380-024-02521-9.

5. Anderson, M.C., and Hulbert, J.C. (2021). Active Forgetting: Adaptation of Memory by Prefrontal Control.Annual Review of Psychology.

6. Liu, Y., Du, S., Lv, L., Lei, B., Shi, W., Tang, Y., Wang, L., and Zhong, Y. (2016). Hippocampal Activation of Rac1 Regulates the Forgetting of Object Recognition Memory.Curr Biol26 , 2351-2357. 10.1016/j.cub.2016.06.056.

7. Liu, Y., Lv, L., Wang, L., and Zhong, Y. (2018). Social Isolation Induces Rac1-Dependent Forgetting of Social Memory.Cell reports25 , 288-295 e283. 10.1016/j.celrep.2018.09.033.

8. Lv, L., Liu, Y., Xie, J., Wu, Y., Zhao, J., Li, Q., and Zhong, Y. (2019). Interplay between alpha2-chimaerin and Rac1 activity determines dynamic maintenance of long-term memory.Nature communications10 , 5313. 10.1038/s41467-019-13236-9.

9. Lei, B., Lv, L., Hu, S., Tang, Y., and Zhong, Y. (2022). Social experiences switch states of memory engrams through regulating hippocampal Rac1 activity.Proc Natl Acad Sci U S A119 , e2116844119. 10.1073/pnas.2116844119.

10. Wu, W., Du, S., Shi, W., Liu, Y., Hu, Y., Xie, Z., Yao, X., Liu, Z., Ma, W., Xu, L., et al. (2019). Inhibition of Rac1-dependent forgetting alleviates memory deficits in animal models of Alzheimer's disease.Protein Cell10 , 745-759. 10.1007/s13238-019-0641-0.

11. Dong, T., He, J., Wang, S., Wang, L., Cheng, Y., and Zhong, Y. (2016). Inability to activate Rac1-dependent forgetting contributes to behavioral inflexibility in mutants of multiple autism-risk genes.Proc Natl Acad Sci U S A113 , 7644-7649. 10.1073/pnas.1602152113.

12. Mo, H., Wang, L., Chen, Y., Zhang, X., Huang, N., Liu, T., Hu, W., Zhong, Y., and Li, Q. (2022). Age-related memory vulnerability to interfering stimuli is caused by gradual loss of MAPK-dependent protection in Drosophila.Aging cell21 , e13628, e13628. 10.1111/acel.13628.

13. Yang, Q., Zhou, J., Wang, L., Hu, W., Zhong, Y., and Li, Q. (2023). Spontaneous recovery of reward memory through active forgetting of extinction memory.Curr Biol33 , 838-848 e833. 10.1016/j.cub.2023.01.022.

14. Wang, L., Zhang, X., Li, Q., Zhang, M., Su, H., Zhu, J., and Zhong, Y. (2023). Incorporating neuro-inspired adaptability for continual learning in artificial intelligence.Nature Machine Intelligence5 , 1356-1368. 10.1038/s42256-023-00747-w.

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