什么是记忆印记？
1904年，德国科学家Richard Semon第一次提出了记忆印记的概念。
他认为，一个经验，一段经历会激活一群神经元，使其发生持久性化学或物理的改变，继而形成记忆，这些物理或化学的改变被称为记忆印记。这群发生持久变化的神经元称为该记忆的印记神经元。当记忆中的线索出现时，这群神经元会被重新激活，记忆也就被提取出来。
荧光标记的记忆印记神经元
在Richard Semon的有生之年，记忆印记理论并没有得到人们的重视。主要原因是当时的实验技术无法标记记忆印记，也就无法验证该理论是否正确。
随着基因技术的发展，如今，科学家利用细胞内一种特殊的基因——即刻早期基因（immediate early genes），成功地标记出了记忆印记神经元，显微镜下肉眼可见。
即刻早期基因
细胞受到刺激时，即刻早期基因会快速响应表达，但即刻早期基因像昙花一样，只在一段极短的时间内表达。即可早期基因是一个庞大的基因家族，目前，已有100多个基因被归为即刻早期基因。
在神经元内，科学家发现了一类受神经元放电调控的即刻早期基因，如c-fos、Arc、Zif268等。神经元兴奋时，这类基因瞬态表达，可以用来标记兴奋的神经元。
即刻早期基因的作用众说纷纭。有的假说认为，即刻早期基因可以帮助细胞在受到刺激后维持其内稳态。而有的假说则认为，即刻早期基因参与神经元兴奋依赖的可塑性以及信息整合。
尽管即刻早期基因的作用还模糊不清，但这并不妨碍科学家对即刻早期基因的利用。实际上，即刻早期基因早已被广泛地运用在神经科学研究中。记忆印记神经元的标记就是一个鲜明的例子。
利用即刻早期基因标记印记神经元
思路很简单，科学家只需在记忆形成时，利用即刻早期基因标记处于兴奋状态的神经元。
例如，在条件性恐惧学习中，小鼠在笼子里会遭受电击，形成恐惧记忆。之后立马处死小鼠，取出大脑，切片，然后将即刻早期基因表达的蛋白，如常用的c-fos，免疫荧光染色。
或者利用转基因技术，让小鼠神经元的基因里包含一段特殊的片段，这一片段的启动子为c-fos的启动子，随后紧接一段荧光蛋白基因。当神经元兴奋时，c-fos启动子会启动紧随其后的荧光蛋白基因的转录表达。
殊途同归，最终，兴奋起来的神经元会表达c-fos，进而荧光闪闪，这些神经元在小鼠被处死之前，即假想的记忆形成时刻，处于兴奋状态。恐惧记忆的印记神经元就包含其中。
但这些兴奋的神经元并不都是恐惧记忆相关的，即使在记忆关键脑区，也无法保证兴奋的神经元都跟目标记忆相关。这是因为动物的思想和行为是无法完全控制的，小鼠可能在做任务的时候还同时想着晚上吃什么。
所以，科学家要让小鼠好好活着，进行二次验证。
几天后，科学家将小鼠再次放入电笼，小鼠会回忆起之前的恐惧记忆。然后，科学家再利用即刻早期基因，让这次处于兴奋状态的神经元，表达另一种颜色的荧光蛋白。两次都表达荧光的神经元，即是记忆获取和回忆都处于兴奋状态的神经元，即很大概率就是该记忆的印记神经元。
这要在记忆获取和回忆这两个狭窄的时间段，用不同的荧光蛋白，标记处于兴奋状态的神经元。
因此，科学家需要一种技术，可以在特定时间段开启即刻早期基因的表达，而在其他时间关闭其表达。为实现这一时间开关作用，科学家引入了TetTag系统。以TetTag系统中的Tet-Off 系统为例，下篇文章我们来看一下其工作原理。
