Aversive learning hijacks a brain sugar sensor to consolidate memory

长期记忆（LTM）的形成是一个高耗能的过程，通常受“间歇效应”（spacing effect）的支配，即有间隔的学习比集中学习更有效。虽然这一心理现象已广为人知，但允许LTM巩固的底层生理“门控”机制一直不明。发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究中，由法国国家科学研究中心（CNRS）和巴黎市工业物理化学学校（ESPCI Paris-PSL）领导的研究团队揭示了一个令人惊讶的代谢机制：果蝇的厌恶学习会“劫持”大脑内部的一个糖传感器来巩固记忆，通过将大脑诱导至一种“饥饿”状态来触发激素信号传递。

这一发现的核心是Gr43a神经元，这是果蝇大脑中一小群感应果糖的细胞。通常情况下，这些神经元充当稳态调节器：在饥饿的果蝇中，它们检测摄入的糖分并促进进食；而在饱食的果蝇中，它们受到来自背侧扇形体（dFB）的神经肽信号抑制。研究人员发现，虽然单次或集中训练对这些传感器没有影响，但间歇性的厌恶训练（将气味与电击结合）会特异性地重置饱食果蝇中Gr43a神经元的敏感性。这种“去抑制”过程由一条新发现的胆碱能电路介导，涉及抑制dFB的FB.5/6神经元，从而在果蝇处于饱食状态时恢复了Gr43a神经元的糖感应能力。

一旦解除抑制，Gr43a神经元需要第二个输入信号：碳水化合物的摄入。研究表明，学习后的糖分摄入会激活这些被“唤醒”的传感器，随后它们会释放糖蛋白激素促甲状腺激素样激素（thyrostimulin，由Gpa2和Gpb5组成的异源二聚体）。这种激素信号传递到果蝇的主要记忆中心——蘑菇体（MB）。具体而言，促甲状腺激素样激素与$\alpha/\beta$ Kenyon细胞上的Lgr1受体结合，触发线粒体丙酮酸摄取和葡萄糖消耗的激增。这种代谢转变被证明是厌恶性LTM巩固的必需条件。如果没有传感器的去抑制或随后的糖分摄入，记忆巩固的“与门”（AND gate）将保持关闭，LTM则无法形成。

除了记忆之外，该机制还诱导了行为转变：接受间歇训练的果蝇表现出对蔗糖偏好和摄入量的显著增加，作者将其描述为“非稳态饥饿”。这表明记忆巩固的神经架构与进食驱动力有着内在联系，为类似于人类“情绪性进食”的行为提供了生物学基础。通过证明厌恶性LTM利用了与趋利性（奖励型）LTM相同的促甲状腺激素-Lgr1通路，该研究表明厌恶记忆系统可能是通过征用预先存在的营养信号电路进化而来的。这项工作从根本上重新定义了我们对间歇效应的理解，将其不仅视为一种时间要求，更视为一种代谢门控过程，确保大脑仅在能量供应信号明确时才投入资源进行永久性记忆存储。