Neuron：利用新的突触标记技术研究恐惧记忆相关的突触连接
基于此，韩国首尔大学生命科学学院利用双eGRASP(enhanced green fluorescent protein reconstitution across synaptic partner，增强的重组跨突触绿色荧光蛋白伴侣)技术，发现在小鼠听觉恐惧条件反射后，激活的神经元集合或激活的突触集合之间的突触在听觉皮层(auditory cortex，AC)到外侧杏仁核(lateral amygdala，LA)的投射区显示出更显著的棘突形态。
恐惧消退逆转了这些增强的突触集合棘突，而同样的音调和电击的再适应恢复了突触集合棘的大小。进而，他们认为突触集合编码和代表不同的恐惧记忆状态。
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本项研究中，作者主要使用了他们最近开发的突触标记技术，即双eGRASP技术来研究恐惧条件反射、消退和再适应如何在诱发听觉恐惧记忆后改变AC-LA回路中所有类型的突触。
双eGRASP是一种强化分裂荧光蛋白，只有当突触前和突触后eGRASP成分物理连接在突触间隙时才能发出荧光。首先，他们发现对LA突触输入的验证和激活的神经元集合标记策略进行了验证，发现AT的诱导率明显低于AC和LA。
青色eGRASP信号的棘突代表突触接收来自突触前区域未激活神经元(nonactivated，N)的输入，而带有黄色eGRASP信号的棘突表明与激活的神经元或假定集合(engram，E)神经元连接。
在mScarlet-I阳性树突上用黄色eGRASP信号标记激活神经元到激活神经元的突触(E-E)，而N神经元与激活神经元(N- E)的突触在mScarlet-I阳性树突上以青色eGRASP信号标记。
据此，作者测量并分析了皮质-杏仁核(AC-LA)和丘脑-杏仁核(AT-LA)回路中各类型突触对应的棘突形态参数。并发现，与N-E突触相比，恐惧条件反射后AC-LA通路中E-E突触的棘突头直径、棘突头体积和棘突体积显著增加。然而，AT-LA通路中的E-E和E-N突触与N-E和N-N突触相比，棘突大小没有显著增加。
接下来，作者研究了听觉恐惧记忆消失后棘突形态学的增强是否会发生改变。在注射病毒后，小鼠进行听觉恐惧条件反射，并分为消退组和条件反射组。
条件反射组的小鼠呆在自己的笼子里，而消退组的小鼠在没有足底电击的情况下重复暴露在相同的音调下3天。与条件反射对照组相比，音调暴露降低了消退组的恐惧反应。并测量并分析了两组中每种类型突触对应棘突形态的参数。
有趣的是，与N-N突触相比，3天的消退训练选择性地逆转了E-E突触增强的棘突头部大小，但没有改变E-N突触的相对头部大小。
消退训练逆转了恐惧条件反射引起的E-E突触处棘突头部大小的增强
作者接下来推测，如果被激活的细胞之间的连接是编码记忆的重要组成部分，那么对消失的恐惧记忆进行重新调节将恢复被激活突触集合的缩小的棘突尺寸。
将小鼠进行病毒感染后，作者进行了听觉恐惧条件反射后的恐惧消除行为。在恐惧消失后，作者将小鼠分为消退组和重新适应组。消退组的小鼠留在自己的笼子里，而重新适应组的小鼠暴露于恐惧条件反射范式中相同的音调和足底电击1天。
作者测量并分析了检索后各类型突触对应棘突形态的参数。作者发现，同样的音调和足底电击的再适应增加了E-E棘突的大小，而恐惧消除则减少了E-E棘突的大小。
这些结果表明，再适应恢复了被激活的突触集合的棘突结构，而恐惧消除降低了棘突结构。
在E-E突触处，再适应恢复了恐惧消退导致的棘突头部尺寸减小
这些结果表明，联想恐惧记忆扩大了AC-LA回路中激活神经元之间突触的棘突形态，然后随着记忆消退而减少，随后通过再调节而恢复。因此作者认为，突触前和突触后E细胞或突触E细胞之间的连接代表了一种不同的恐惧记忆状态。
参考文献
Choi DI, Kim J, Lee H, Kim JI, Sung Y, Choi JE, Venkat SJ, Park P, Jung H, Kaang BK. Synaptic correlates of associative fear memory in the lateral amygdala. Neuron. 2021 Aug 2:S0896-6273(21)00502-X. doi: 10.1016/j.neuron.2021.07.003. Epub ahead of print. PMID: 34363751.
编译作者：Sheena（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）