土豆泥

還記得兒時(shí)跟同伴一起快樂(lè)奔跑的畫(huà)面嗎？還記得小時(shí)候你愛(ài)不釋手的那個(gè)玩具嗎？還記得童年時(shí)鄰居阿姨對(duì)你的夸獎(jiǎng)嗎？相信，在每個(gè)人的腦海里都或多或少存留一些美好的片段，我們把它叫做記憶。因?yàn)橛辛擞洃?，我們的人生多了很多可以回味的美好。記憶是每個(gè)正常人與生俱來(lái)的一種能力，我們對(duì)它都很熟悉。但最近一個(gè)關(guān)于記憶存儲(chǔ)的最新研究卻打破了我們對(duì)記憶的認(rèn)知，記憶到底是如何存儲(chǔ)的？突觸強(qiáng)化在記憶過(guò)程中又扮演了什么角色？帶著這些問(wèn)題，讓我們來(lái)重新認(rèn)識(shí)一下這位老朋友吧。

記憶檔案

作為認(rèn)識(shí)老朋友的第一步，我們先來(lái)重溫一下什么是記憶。記憶是什么呢？簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，它就是人類(lèi)心智活動(dòng)的一種，它代表一個(gè)人對(duì)過(guò)去的一種印象累積、存儲(chǔ)和再現(xiàn)，是人們進(jìn)行思維、想象等心理活動(dòng)的基礎(chǔ)。從“神經(jīng)元學(xué)說(shuō)”的角度來(lái)說(shuō)，記憶可以在神經(jīng)細(xì)胞間聯(lián)結(jié)的動(dòng)態(tài)變化中得到編碼，體現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞之間聯(lián)結(jié)的可變性和可塑性。根據(jù)記憶時(shí)間的長(zhǎng)短，記憶可劃分為瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶、長(zhǎng)時(shí)記憶和永久記憶。這幾種分類(lèi)其實(shí)是一種遞進(jìn)關(guān)系。記憶的起點(diǎn)是我們接觸的外部信息，它們會(huì)在我們的腦海中形成瞬時(shí)記憶。如果你稍加注意，記憶的時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)，進(jìn)而變成短時(shí)記憶。如果這是一份美好的記憶，在不斷回味的過(guò)程中就逐漸成為了不容易被遺忘的長(zhǎng)時(shí)記憶。而我們所說(shuō)的那些刻骨銘心的記憶就是在長(zhǎng)久記憶的基礎(chǔ)上，繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間地記憶所形成的不會(huì)被遺忘的永久記憶。

關(guān)于記憶和突觸強(qiáng)化關(guān)系的研究始于人們對(duì)失憶的討論。人們?cè)谝馔馐軅毫^(guò)大或得一些神經(jīng)類(lèi)疾病的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)失憶的情況。失憶，就是想不起以前的事情了，這個(gè)毋庸置疑?？墒浀脑蚓烤故怯洃浾娴南Я?，還是它們?nèi)粤粼诖竽X里，只是因?yàn)槟X細(xì)胞受損導(dǎo)致記憶無(wú)法被喚醒，這一直是人們爭(zhēng)論的問(wèn)題。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，麻省理工生物系教授、諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主利根川教授通過(guò)對(duì)小白鼠的研究得出了結(jié)論，失憶其實(shí)是記憶在提取過(guò)程中出現(xiàn)了故障。這就說(shuō)明，失憶并不等于失去記憶，那些曾經(jīng)的片段還在我們的大腦里，只是丟了開(kāi)啟它們的鑰匙。

喚醒記憶的光遺傳學(xué)

那么那些無(wú)法被提取的記憶在哪呢？研究人員推測(cè)，在大腦里面“駐扎”著一群在記憶獲取過(guò)程中會(huì)被激活的神經(jīng)元，它們被稱(chēng)為“記憶痕跡細(xì)胞”，如果它們可以在外界的刺激下被重新激活，就可以喚醒記憶。為了驗(yàn)證這一猜想，研究人員采用了一種先進(jìn)的科技——光遺傳學(xué)技術(shù)。通過(guò)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)在大腦中的海馬區(qū)域確實(shí)存在一群在激活后可以喚醒記憶的記憶痕跡細(xì)胞。不僅如此，通過(guò)對(duì)小鼠的進(jìn)一步研究，研究人員還發(fā)現(xiàn)即使記憶無(wú)法被正常提取，它們依然可以在大腦里存留一段時(shí)間。由這些研究成果，我們不難看出，真正在記憶存儲(chǔ)過(guò)程中起作用的是記憶痕跡細(xì)胞。它們通過(guò)特定的連接方式實(shí)現(xiàn)了特定的記憶存儲(chǔ)，而這個(gè)過(guò)程顯然不需要突觸強(qiáng)化的“幫助”。

記憶的高架橋——突觸強(qiáng)化

既然在記憶的存儲(chǔ)過(guò)程中沒(méi)有突觸強(qiáng)化的參與，是否就證明突觸強(qiáng)化對(duì)記憶沒(méi)用了呢？答案是否定的。研究人員在利用光遺傳學(xué)研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)記憶痕跡細(xì)胞活動(dòng)時(shí)，連接它們的突觸也會(huì)隨之增強(qiáng)。為了探究突觸增強(qiáng)的作用，研究人員在小鼠形成記憶時(shí)，用茴香毒素化合物阻斷了神經(jīng)元內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，通過(guò)這種方式，強(qiáng)行阻止了突觸強(qiáng)化。在這之后，當(dāng)研究人員想再次喚醒小白鼠的記憶時(shí)，發(fā)現(xiàn)根本找尋不到記憶的蹤跡，即便記憶痕跡細(xì)胞依舊在那里。然而，當(dāng)他們通過(guò)光遺傳學(xué)工具重新讓蛋白質(zhì)合成后，小白鼠的記憶又出現(xiàn)了。由此可見(jiàn)，在整個(gè)記憶重現(xiàn)的過(guò)程中突觸強(qiáng)化依然起著不可替代的作用。即便它們沒(méi)有參與記憶存儲(chǔ)，但想要提取記憶卻離不開(kāi)突觸強(qiáng)化。說(shuō)得形象點(diǎn)，如果把記憶看做是一群在孤島上生活的人們，突觸強(qiáng)化就像是一座高架橋。即使人們?cè)趰u上的生活不需要高架橋，但如果他們想從孤島上離開(kāi)卻需要高架橋的幫助。

知識(shí)加油站

光遺傳技術(shù)是一種同時(shí)利用光學(xué)技術(shù)和遺傳學(xué)技術(shù)來(lái)控制細(xì)胞行為的方法，它彌補(bǔ)了單獨(dú)使用光學(xué)手段暴露出的缺點(diǎn)，成為神經(jīng)科學(xué)研究的一種新方式。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，首先要尋找一種合適的光敏蛋白，接著通過(guò)傳染、病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式將這種光敏蛋白的遺傳信息傳遞給目標(biāo)細(xì)胞。在這之后，科學(xué)家就可以通過(guò)控制特定的光線控制細(xì)胞活動(dòng)了。endprint