动物行为学实验手册｜学习记忆系列之情绪记忆

学习记忆是人和动物与生俱来的能力，记忆是学习的认知侧面，二者不可分割，学习产生新的记忆，记忆承载学习过程。

学习记忆功能异常是绝大多数神经系统疾病的临床特征，如阿尔茨海默症，帕金森病，癫痫，精神分裂，脑瘫，脑卒中等。

我们一般把记忆分为短期记忆和长期记忆。而根据记忆机能系统不同，可分为参考记忆、工作记忆、恐惧记忆等；根据内容不同，可分为情景记忆、情绪记忆、动作记忆、逻辑记忆等，相关行为学就是由此为原理而产生。为此，我们将分篇介绍动物的学习记忆系列：情绪记忆、工作记忆、空间记忆、长期记忆、短期记忆、情景记忆、程序记忆。本文重点讲述情绪记忆。

介绍

记忆和情感是人类心理和人类生活的两种核心能力，并密切相关。从这种互动中，我们可以得出情绪记忆的概念，这个概念与神经科学和医学背景相关，也可以通过行为测试进行评估。

使用小鼠模型研究行为神经科学和疾病病理学研究在科学中无处不在。已经开发出范式，使科学家能够评估药物和疾病对小鼠模型情绪记忆的影响。这些研究的结果为研究许多重要的人类疾病奠定了基础。

在本文中，我们将首先研究什么是情绪记忆，以及人类和小鼠大脑的哪些部分与情绪记忆相关。然后我们将继续讨论哪些疾病会影响情绪记忆，然后，在最终研究不同药物如何影响这些测试中模型动物的表现之前，已经创建了哪些实验设计来检查情绪记忆的可变性。

什么是情绪记忆？

虽然记忆和情绪似乎是非常不同的现象，但最近的神经科学研究继续揭示它们之间的紧密联系。我们的记忆充满情感，将情感内容附加到我们的经历中可以帮助我们更有效地行为，使我们能够快速评估不同的场景并做出有用的决定。情绪、记忆和行为之间的这种协同作用可能是通常所说的“直觉”的基础。

情绪是一种心理现象，是某个特定个体（例如一个人可能会感到快乐或悲伤）所体验和感受的主观事物。由于这些情绪是心理现象，它们必须涉及神经过程。情绪也与躯体相关，称为“影响”，例如恐惧可能导致心率增加或出汗增加。由于情绪无法客观地测量和表征（即我们永远无法知道老鼠是否真的在感受某种东西），情绪和神经相关性以及它们影响的行为已成为情绪研究中感兴趣的变量。

记忆是一种广泛的、多方面的现象。从根本上说，它只是系统保留某个先前状态的信息，然后使用该信息来确定某个以后的状态的能力。人类的记忆通常分为陈述性记忆（事实记忆）、情景记忆（经验记忆）和程序性记忆（如何做事的记忆）。情绪记忆的概念主要与情景记忆（经验评估）重叠，并且在某种程度上也与陈述性记忆重叠。

情绪记忆与大脑

大脑中没有一个部分专门用于情绪，尽管被称为边缘系统的大脑区域网络最常参与其中。边缘系统包括杏仁核、下丘脑、海马、穹窿和扣带回。其他与情绪有关的大脑结构包括纹状体、脑岛、小脑和额叶皮层的一部分。换句话说，几乎整个大脑都以某种方式与情绪有关。

很多兴趣都集中在杏仁核的作用上。这个位于颞叶的大脑区域最常与恐惧的处理（“战斗或逃跑”反应）相关，尽管它的功能比通常假设的要复杂。杏仁核将情景记忆与与这些记忆相关的感官体验整合在一起。这允许受试者了解哪些行为会导致体验厌恶刺激，从而相应地调整他们的行为。

大多数关于大脑功能模块的知识来自对脑损伤患者的案例研究。由于杏仁核是大脑深处的一个小区域，患者很少有仅局限于该区域的损伤，因此有关该主题的数据量很小。患有特定杏仁核病变的患者确实仍会表现出一些情绪记忆，他们的情绪反应看起来很正常，但他们在将情绪反应与记忆结合起来时存在问题，尤其是难以过滤掉有关情绪负荷事件的关键信息。有杏仁核病变的小鼠在恐惧条件反射测试中表现不佳。

海马体也与情绪记忆有关。传统上，海马体被视为大脑中短期情景记忆“成熟”为长期记忆的部位，然后储存在额叶皮层中。然而，最近的研究将海马体作用的知识扩展到更多以情绪为中心的情况，将其作为与杏仁核协同工作的系统的一部分。

在人类中，安东尼奥·达马西奥 (Antonio Damasio) 和其他人的研究揭示了额叶中称为眶额皮层 (OFC) 的区域似乎是如何利用情绪记忆来做出决定的。OFC 病变患者具有完整的实际推理能力，但冲动且无法根据推理和证据做出良好、直观的决定。一个类似于 OFC 的区域被认为存在于老鼠的大脑中，尽管这是有争议的。

影响情绪记忆的疾病

影响人类情绪记忆的最突出的疾病是阿尔茨海默病 (AD)。AD 是一种神经退行性疾病，其中神经元中蛋白质斑块的积累与大量神经元死亡和认知功能丧失有关，尤其是早期短期情景记忆的丧失。受 AD 影响的主要区域之一是杏仁核，导致情绪记忆的形成和检索迅速受损。

躁郁症患者的情绪记忆也会受到负面影响，躁郁症是一种导致突然和强烈情绪变化的心理状况。2008 年的一项研究表明，通常在健康参与者充满情绪的信息中看到的记忆增强效果在双相人格者身上没有看到。此外，与对照组不同的是，当被要求回忆和描述充满情感的叙述如何影响他们时，双相型个体并没有强调它的情感方面。

另一种会损害情绪记忆的疾病是精神分裂症。Herbener 在 2008 年发表的一篇评论研究了大量比较精神分裂症患者和健康受试者的情绪记忆的研究，发现精神分裂症患者的情绪体验记忆力明显较弱。这种赤字似乎在过去的经历中进一步恶化。作者认为，这种情绪记忆的减少可能导致精神分裂症患者设定目标的动机和能力下降。

衰老虽然通常不被视为一种医学状况，但与许多病理症状有关，其中包括记忆力减退。刻板印象中，老年人表现出短期情景记忆和工作记忆的减少，以及形成新的陈述性和程序性记忆的困难。两项研究表明，老年人对积极事件的记忆力比消极事件的记忆力更好，这可能是由于活动从杏仁核和海马体向额叶皮层随着时间的推移发生了转变。

小鼠情绪记忆的主要测试

恐惧调节

在学习和记忆实验中使用恐惧作为工具有很长的先例。神经科学家 Eric Kandel 在 1960 年代对海蛞蝓 Aplysia 使用恐惧条件反射，设计了一种基于电击的范式来研究突触可塑性。将类似的技术结合到小鼠和大鼠的行为实验中现在变得非常流行，并且出现了标准化的实验设置来管理和评估它们。

所有恐惧条件反射范式都涉及试图教实验动物将条件刺激与非条件刺激联系起来。条件刺激和无条件刺激这两个术语来自经典的巴甫洛夫条件反射。无条件刺激是一些厌恶刺激，自然会引起小鼠的恐惧，最常见的是轻度电击。动物表现出一种行为反应（当场冻结），这使得实验者可以推断出它正在经历恐惧。

通过将通常的中性刺激（通常不会单独引起恐惧的刺激）与无条件刺激配对，研究人员可以给小鼠一种记忆，其中中性刺激变成条件刺激，即无条件刺激的预测因子。然后鼠标将对条件刺激做出反应，就好像它是非条件刺激一样。这种联想情感记忆的形成取决于杏仁核和海马体。记忆一旦形成，就会持续很长时间，使其可以用于同一动物的多次实验。

恐惧条件反射可以分为两种：跟踪条件反射，条件刺激与无条件刺激完全同时发生或紧随其后发生；延迟条件反射，在两个刺激之间留有额外的时间间隔。间隔可以是几秒到一整分钟不等。跟踪调节对认知的要求更高，需要额外的大脑区域，因为动物更难及时将刺激联系起来。

恐惧条件反射也可以分为情境恐惧条件反射和提示性恐惧条件反射。通过情境调节，老鼠学会将某个环境与接收厌恶刺激联系起来，因此当回到那个环境时会表现出一种僵硬的行为。相比之下，通过暗示性恐惧条件反射，动物在条件刺激出现之前就可以适应环境，因此学会将无条件刺激更多地与条件刺激相关联，而较少地与环境相关联。

许多研究使用恐惧条件反射来评估情绪记忆。例如，法国研究团队 2016 年发表的一篇论文研究了射频电磁场对大鼠大脑的影响。他们发现，RF-EMF 的应用与大鼠的星形胶质细胞增生有关，而这反过来又与情境恐惧条件反射中比对照组更差的表现有关。

被动回避任务

被动回避任务是一种类似于恐惧条件反射的范式，用于中枢神经系统疾病的研究。就像情境恐惧条件反射一样，老鼠会形成一种记忆，将特定环境与接受厌恶刺激联系起来。被动回避任务中使用的设备也借鉴了明暗盒测试的设计元素。

使用的房间有两个隔间：一个亮隔间和一个暗隔间，两者之间有严格的分界线。首先，鼠标被简单地放置在腔室中，并在两个隔间之间自由移动，使其适应设备。在此之后，鼠标会收到厌恶刺激，通常是足部电击，导致它感到恐惧，并将这种恐惧与光明或黑暗的隔间联系起来。

最后，在形成这种关联后，将鼠标放回没有受到厌恶刺激的隔间。这里测量的关键变量是鼠标移动到它确实收到厌恶刺激的隔间的延迟。由于我们期望老鼠害怕那个隔间并希望远离它，因此较短的延迟表明较弱的情绪记忆。

采用这种范式的研究的一个例子是 2014 年的一篇论文，该论文研究了磷酸二酯酶抑制剂对小鼠情绪记忆的影响。他们发现药物咯利普兰增加了进入厌恶室的潜伏期，表明它增加了情绪记忆的强度。这证实了先前的推测，即咯利普兰可用于改善人类阿尔茨海默病患者的记忆力。

影响情绪记忆测试表现的药物

研究人员在恐惧条件反射测试中研究了许多药物对小鼠表现的影响。例如，一些研究表明，与长期情景记忆的形成有关的受体 NMDAR 的拮抗剂，在情境恐惧条件反射中，与对照组相比，会降低小鼠的表现。进一步的研究表明，这种影响不是由于状态依赖性（在记忆测试中的表现取决于受试者当前的意识状态）。这对人类焦虑症的治疗具有重要意义。

在一项研究中，当给小鼠服用消遣性药物可卡因时，观察到了一种复杂的效果。在低剂量下，该药物增强了情境恐惧条件下的记忆力。然而，超过一定的剂量阈值，增加剂量会导致恐惧调节性能逐渐恶化。这导致研究人员质疑可卡因作为一种提高成绩的药物的地位，表明在较高剂量下它会对认知功能产生破坏性影响。

氯胺酮是一种既用于娱乐又现在用于治疗目的的药物，已被证明会对小鼠在被动回避任务中的表现产生负面影响。更具体地说，研究人员认为氯胺酮阻止了测试中情绪记忆的获得，并且它通过干扰多巴胺能信号来实现这一点。观察到多巴胺能拮抗剂的给药可减轻氯胺酮的作用。

除了多巴胺能通路，胆碱能通路还通过药物的作用与情绪记忆有关。一项研究报告说，四种不同的胆碱能拮抗剂都能够降低小鼠在被动回避任务中的表现。只有在训练前而不是训练后服用药物时才会发生这种减少，这再次表明药物干扰了显着情绪记忆的获得。

结论

适当程度的情绪记忆对于正常的人类生活至关重要。情绪记忆受到衰老、药物和一系列重要疾病的影响。已经开发了实验方案来研究这一点。希望本文提供的信息能够帮助研究人员进一步阐明情绪记忆在小鼠模型和人脑中的作用。