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佐治亞醫學院和上海腦功能基因組研究所的研究人員進行的一項新研究表明，一種名為α鈣/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶II (αCaMKII) [這是一種CaM激酶] 的酶對於記憶的形成和提取至關重要。透過在記憶過程的不同階段短暫改變 αCaMKII 的活性水平，他們能夠阻止新記憶從短期儲存轉移到長期儲存，並在回憶時有選擇地擦除特定的記憶。
CaMKII 僅存在於大腦中，佔該器官蛋白質的 1% 以上。這種酶似乎是長時程增強（LTP）的關鍵介質，長時程增強是神經元之間連線得到加強的過程，被認為是學習和記憶的細胞基礎。它附著在 NMDA 受體上，該受體已知參與突觸可塑性，並透過進入的鈣電流啟用。啟用後，CaMKII 從受體中解離出來，並繼續調節多個訊號通路中數十種蛋白質的活性。最終結果是，一種酶調節了多種關鍵的細胞活動。
擦除恐懼
為了更好地理解 αCaMKII 的功能，佐治亞醫學院的神經科學家喬·齊恩和他的同事們生成了一種轉基因小鼠品系，該品系在前腦中表達更高水平的 αCaMKII。但是這些小鼠並沒有表達該酶的標準版本：科學家們已經對該分子進行了改造，使其可以透過抑制劑分子一次選擇性地關閉 40 分鐘。
研究人員對該品系的小鼠（以及對照組）進行了三種不同的記憶任務訓練。一個小時後進行回憶測試時，發現 αCaMKII 水平升高的小鼠在這三項任務中均嚴重受損。然而，當在回憶測試前 15 分鐘用 αCaMKII 抑制劑處理時，它們的表現與對照組相當，這表明早期的不良表現是由於回憶缺陷而不是記憶獲取或儲存造成的。
在另一組實驗中，回憶測試在訓練一個月後進行。那些在回憶前 15 分鐘用 αCaMKII 抑制劑治療的轉基因小鼠表現正常。然而，當抑制劑在訓練前兩天施用，然後連續施用 28 天，因此在要求小鼠回憶記憶前兩天移除時，轉基因小鼠再次表現出嚴重的記憶缺陷。然後讓小鼠在訓練一個月後進行兩次回憶測試，並且僅在第二次測試期間抑制 aCaMKII 的活性。如果記憶障礙是由於回憶缺陷造成的，那麼小鼠將在第二次試驗中成功檢索記憶。另一方面，如果它們是由於記憶的擦除造成的，那麼兩次試驗中的回憶都應該失敗。果然，在第二次試驗期間用 αCaMKII 抑制劑處理的轉基因小鼠在兩次試驗中仍然表現非常糟糕，這表明記憶實際上在回憶時被擦除了。
最後，一系列連續的檢索任務表明，記憶擦除具有高度的選擇性。小鼠再次接受了之前三項記憶任務中的兩項訓練，其中包括恐懼條件反射。它們被放置在一個分隔的房間中，並接受了幾次輕微的電擊；經過幾次試驗後，它們學會了將電擊與給予電擊的房間以及與電擊一起出現的響亮聲音聯絡起來。一個月後，當被放回同一個房間時，對照組小鼠表現出恐懼行為——當返回房間時，它們會迅速僵住——但轉基因小鼠沒有。
稍後，在房間外，動物們聽到了它們之前學會與電擊相關的聲音。這一次，那些在回憶測試前 15 分鐘用 αCaMKII 抑制劑治療的轉基因小鼠的行為與對照組一樣——當聽到聲音時，它們僵住了。這一發現表明，雖然它們對盒子產生的恐懼記憶已被擦除，但它們仍然能夠回憶起電擊和聲音之間的聯絡。還發現記憶擦除發生得非常迅速。在所有的回憶測試中，未經處理的轉基因小鼠在測試的第一分鐘內最初表現良好，但這種關聯的記憶迅速衰退，因此幾分鐘後表現越來越差。
治療 PTSD 的方法？
這項研究表明，αCaMKII 對於短期和長期記憶至關重要，並且這兩種型別的記憶共享相同的分子機制。該研究中檢查的情境和線索恐懼記憶被認為是由重疊的神經元迴路編碼的，因此，選擇性記憶擦除似乎發生在這些迴路內特定子集的突觸中，因為研究人員能夠擦除其中一種記憶，同時保留另一種記憶。
從理論上講，αCaMKII 抑制劑可用作治療創傷後應激障礙（PTSD）等疾病的方法，這些患者無法忘記創傷性記憶。（例如，電影《暖暖內含光》設想了一個人們可以有選擇地擦除記憶的場景。）然而，在實踐中，開發用於人類的此類化合物存在巨大困難，並且任何此類治療都會引發嚴重的倫理問題。儘管如此，本文標誌著在理解大腦中的化學通路如何能夠編碼和回憶事件和經歷方面取得了重要進展。
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