站長資訊網(wǎng)你也許一直記得童年好友的名字，卻轉(zhuǎn)頭就想不起來剛剛認識的同事叫什么。我們常常有這樣的經(jīng)歷：一些記憶歷久彌新，一些記憶轉(zhuǎn)瞬即逝。
記憶是大腦無數(shù)功能中最吸引人的謎題之一，任何記憶損傷都會影響我們的日常生活。在頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》的最新一期上，加州理工學(xué)院(California Institute of Technology)陳天橋雒芊芊腦科學(xué)研究院的科學(xué)家，揭示了神經(jīng)元如何編碼牢固穩(wěn)定的長期記憶。
60多年前，人們開始了解大腦中一個叫海馬體的腦區(qū)對于形成記憶有著不可或缺的作用。而在海馬區(qū)，有一群神經(jīng)細胞負責對空間位置的辨識。身處特定地點時，這類“位置細胞”會被激活，這項發(fā)現(xiàn)也曾被授予2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
此次研究中，Carlos Lois教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊開發(fā)了一套方法測試小鼠的空間記憶，考察小鼠在學(xué)習、記住一個新的場所時，大腦海馬區(qū)的神經(jīng)元是怎么編碼位置信息的。
▲通訊作者Carlos Lois教授師出名門，曾先后師從研究海馬神經(jīng)元新生的Arturo Alvarez-Buylla教授和諾獎得主David Baltimore教授(圖片來源：Caltech官網(wǎng))
研究人員把小鼠放入一條筆直的通道。通道長約1.5米，兩側(cè)是白墻。沿墻壁貼著各不相同的符號，作為不同位置的標記，比如靠近最右端有個加號，靠近中心處有條斜線。通道的兩端，放著小鼠喜歡的糖水。
與此同時，研究人員在小鼠腦中植入了特制的顯微內(nèi)窺鏡，可以同時觀察左右半腦的海馬區(qū)，在它們探索通道時記錄神經(jīng)元的活動。
▲小鼠腦中植入的顯微內(nèi)窺鏡，可以在長達8個月時間內(nèi)對海馬區(qū)神經(jīng)元成像(圖片來源：參考資料[1])
當?shù)谝淮伪环湃胪ǖ罆r，小鼠只是漫無目的地左右閑逛，直到最終碰巧找到糖水。這時候，當小鼠注意到墻上的位置標記時，單個神經(jīng)元被激活——它在新的場所開始了學(xué)習。
隨著進入通道的次數(shù)增加，小鼠對這個地方越來越熟悉，也記住了糖水所在的位置。在它們看到墻上的符號時，腦中有越來越多的神經(jīng)元被同步激活。小鼠根據(jù)不同的符號識別出了自己所在的位置。
接下來，研究人員讓小鼠在至少10天的時間內(nèi)不再去造訪通道，看看記憶如何隨時間流逝而淡去。
隔了一段之后，再次回到曾經(jīng)熟悉的通道，小鼠和它們的神經(jīng)元會有什么表現(xiàn)?結(jié)果顯示，盡管單個神經(jīng)元的活動反應(yīng)發(fā)生了變化，但只要神經(jīng)元群總體而言仍然有同步活動，小鼠對通道的記憶就仍然鮮明。
▲研究示意圖：不同顏色代表不同位置，隨著時間推移和不斷接觸同一場所，編碼同一位置的海馬神經(jīng)元越來越多，形成穩(wěn)固記憶(圖片來源：Caltech)
換句話說，由于編碼記憶使用的不是幾個而是成組的神經(jīng)元，即便最初形成記憶的部分神經(jīng)元停止活動或受到損傷，大腦有余力進行回憶。
對此，第一作者Walter Gonzalez博士打了一個簡單易懂的比方：“假設(shè)你有一個又長又復(fù)雜的故事要講。為了保存這個故事，你可以把它講給5個朋友聽，然后時不時地和他們聚會，復(fù)述這個故事，誰要是忘了某個細節(jié)，就互相幫忙補充。此外，每次復(fù)述這個故事時，你還可以帶新的朋友來，一起幫助保存故事和增強記憶。類似地，你自己的神經(jīng)元們，互相幫助編碼記憶，使記憶隨著時間推移依然保持如故。”
這一結(jié)果挑戰(zhàn)了過去對記憶儲存的認識。“大家都知道，一個動作練習得越多，日后就越有可能記住它。”Lois教授說，“現(xiàn)在我們認為，這很可能是因為，你練習得越多，就有越多神經(jīng)元來編碼這個動作。有關(guān)記憶儲存的傳統(tǒng)理論假定的是，一段記憶要更穩(wěn)定，需要單個神經(jīng)元之間加強連接。而我們的結(jié)果表明，讓編碼同一段記憶的神經(jīng)元數(shù)量增加，可以讓記憶保持更長的時間。”
當記憶無法保持，也就是記憶喪失，是正常衰老時常發(fā)生的事，成為很多老年人的生活障礙。而像阿爾茨海默病等疾病引起的記憶喪失，更是造成毀滅性的后果，一些患者連親人的名字和回家的路都記不起來。
這項研究的結(jié)果告訴大家，隨著年齡增長，記憶的褪色速度會越來越快，原因在于編碼記憶的神經(jīng)元越來越少，一旦其中有一部分失靈，相應(yīng)的記憶就丟失了。
不過我們期待，隨著對基礎(chǔ)原理的理解，有朝一日，科學(xué)家或許可以設(shè)計出相應(yīng)的對策，來促進更多數(shù)量的神經(jīng)元參與編碼記憶，從而有助于防止記憶喪失。
