章儀

你是否也曾被美國經(jīng)典電影《記憶碎片》中精彩懸疑的故事情節(jié)所吸引：遭受歹徒襲擊的男主角死里逃生后卻因?yàn)槟X部受到重創(chuàng)而患上了一種名為“短期記憶喪失癥”的奇怪病癥。從此，男主只能記住10分鐘以內(nèi)發(fā)生的事情，而只有10分鐘記憶的他卻要克服種種困難尋找殺害妻子的兇手，如果我們的男主角能夠獲得麻省理工學(xué)院（MIT）研究團(tuán)隊(duì)的幫助，那么記起遺忘的事情將不再只是幻想。

今年，麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)最新的關(guān)于長時(shí)記憶形成的研究結(jié)果，該成果將帶領(lǐng)我們更進(jìn)一步走進(jìn)記憶的神秘世界。

研究者利用光遺傳技術(shù)控制小鼠記憶的“開”與“關(guān)”，為我們揭示了記憶的鞏固模式——即記憶是在海馬體和前額葉中同時(shí)形成，經(jīng)過兩個(gè)星期左右的時(shí)間，前額葉中的記憶會逐漸成熟形成長時(shí)記憶。

圖1. 參與記憶形成的內(nèi)側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)（a.海馬體在大腦中的定位。b.大腦冠狀切面，可見海馬體等皮層）

記憶和遺忘

那么，關(guān)于記憶和遺忘這些看似平常、每天都在發(fā)生的事情，我們真的了解嗎？

從腦科學(xué)的角度來看，記憶就是在頭腦中保存和積累所學(xué)習(xí)的信息的過程，是人腦對外界輸入的信息進(jìn)行編碼、存儲和提取的一個(gè)過程。學(xué)習(xí)則是我們不斷獲取新的知識和新的信息的過程。從生物適應(yīng)環(huán)境的生存角度上看，學(xué)習(xí)和記憶又是大腦對外在環(huán)境的適應(yīng)性過程;它使得我們在遇到與以往相似的情景事件時(shí)可以更好、更迅速地做出反應(yīng)。例如，當(dāng)我們的祖先在外出狩獵時(shí)遇到了猛獸的攻擊，那么先前和猛獸進(jìn)行搏斗的經(jīng)驗(yàn)和記憶就會使他們更迅速地做好準(zhǔn)備，并找到更有效的擊敗猛獸的方法，獲得更多的生存機(jī)會。

在心理學(xué)上，比較有意義的分類之一是將記憶分為陳述性記憶和程序性記憶。我們知道社會準(zhǔn)則、歷史知識、數(shù)學(xué)定律;我們也會記住生活中的事件，“我昨天參加了一場聚會”“今天中午吃了紅燒魚”等。這類關(guān)于有關(guān)事實(shí)和事件的記憶是陳述性記憶。

程序性記憶則是指如何做某件事的記憶，例如我們會游泳，會騎自行車。這類記憶的提取往往不需要意識的參與，因此又被稱為內(nèi)隱記憶。與之相反，陳述性記憶則是一種有意識的回憶，因此又被稱為外顯記憶。

記憶還可以根據(jù)存儲時(shí)間的長短分為短時(shí)記憶和長時(shí)記憶。長時(shí)記憶是指信息經(jīng)過一定的深度加工并且長久在大腦中保留下來的一種記憶，它的保存時(shí)間從幾天到幾年甚至是終生。短時(shí)記憶是指持續(xù)時(shí)間為幾秒到幾小時(shí)且容易遭到破壞的記憶。不過，短時(shí)記憶可以通過記憶鞏固逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚L時(shí)記憶。

圖2.神經(jīng)元和突觸基本結(jié)構(gòu)（右圖是突觸結(jié)構(gòu)放大圖）

在日常的生活中，遺忘和學(xué)習(xí)一樣常見。某些大腦損傷或者腦疾病會引起“失憶”現(xiàn)象。一般來說，大腦損傷后引起的遺忘方式有兩種：順行性遺忘和逆行性遺忘。逆行性遺忘是指對于腦損傷發(fā)生之前的事情喪失記憶。譬如，某些電影中，主角發(fā)生車禍后不能回憶起以前的事情。逆行性遺忘則相反，患者在腦損傷后不能形成新的記憶。

舉例來說，一名35歲的病人大腦受到損傷，如果他發(fā)生了逆行性遺忘，那么他將記不起35歲之前的很多事情。如果他發(fā)生了順行性遺忘那么他就無法記住35歲以后的任何事情。

神秘的莫萊森——記憶形成方式的經(jīng)典觀點(diǎn)

亨利·莫萊森是一位癲癇病患者，反復(fù)發(fā)作的癲癇嚴(yán)重影響到了莫萊森的生活。1953年，醫(yī)生為莫萊森進(jìn)行了大腦雙側(cè)顳葉切除手術(shù)（一種治療重度癲癇的常用方法）。術(shù)后，他的癲癇癥狀得到了明顯的改善，但是卻出現(xiàn)了另一項(xiàng)無可挽回的損傷——他似乎再也不能形成新的記憶。莫萊森每天都和醫(yī)生護(hù)士正常攀談，但他卻不能在第二天認(rèn)出自己的主治醫(yī)生，半個(gè)小時(shí)以后他就無法記起自己午餐究竟吃了什么。在一系列的后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，莫萊森的智力、性格、知覺能力等一切正常。在進(jìn)行任務(wù)訓(xùn)練的時(shí)候他表現(xiàn)出了正常的學(xué)習(xí)能力，但是任務(wù)結(jié)束時(shí)，他卻不記得自己之前進(jìn)行了這項(xiàng)任務(wù)。然而，莫萊森仍有生動的童年記憶，1950年以前的記憶也都是完好無損的，他能想起自己家老房子的地址，卻怎么也記不住新房子的地址。

莫萊森術(shù)后擁有正常的短時(shí)記憶卻無法形成新的長時(shí)記憶，這給研究者們帶來深刻的啟發(fā)。

那么，究竟是什么原因造成莫萊森無法擁有新的長時(shí)記憶？原來在大腦內(nèi)側(cè)顳葉有一組相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)在陳述性記憶的鞏固中起著重要作用，即海馬體及其附近皮層——內(nèi)嗅皮層，嗅周皮層（見圖1）。

圖3. 小鼠在正常環(huán)境中會四處探索，來回跑動。在小屋中受到電擊后會感到恐懼，僵直不動是老鼠對恐懼的一種行為表現(xiàn)，可以根據(jù)該種行為判斷老鼠是否處于恐懼之中

20世紀(jì)80年代，加利福尼亞大學(xué)的研究者進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們訓(xùn)練猴子進(jìn)行某項(xiàng)記憶類任務(wù)，如果猴子能夠順利完成任務(wù)則證明它們對任務(wù)中的事物形成了長時(shí)記憶。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，顳葉切除的猴子知覺仍是完好的，卻無法完成任務(wù)——猴子顳葉損傷的區(qū)域包括海馬體和內(nèi)嗅皮層。

因此研究人員推測這些內(nèi)側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)是暫時(shí)儲存記憶并且進(jìn)行一系列的加工的腦區(qū)，是形成短時(shí)記憶的地方。隨后記憶將逐漸鞏固并轉(zhuǎn)移至前額葉形成長時(shí)記憶。正因?yàn)槟R森的內(nèi)側(cè)顳葉的重要結(jié)構(gòu)遭受損壞，所以導(dǎo)致記憶無法加工傳送至前額葉形成長時(shí)記憶。endprint

另一個(gè)研究者們一直致力于探索的問題是：形成記憶存儲的細(xì)胞基礎(chǔ)到底是什么？

眾所周知，大腦中有幾百億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元之間依靠突觸連接進(jìn)行信號傳遞，并形成不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。也就是說，正是幾百億個(gè)神經(jīng)元之間精妙復(fù)雜的連接才使得我們擁有了情緒、記憶、思維等各種認(rèn)知功能。

在近些年的研究中，人們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元突觸之間的連接具有可塑性——即會發(fā)生改變，且這些改變與學(xué)習(xí)和記憶有著莫大的關(guān)聯(lián)。研究者認(rèn)為，神經(jīng)元及其突觸的改變是短時(shí)記憶向長時(shí)記憶過渡的細(xì)胞機(jī)制，一旦突觸連接變化發(fā)生，記憶就會深刻地存儲在大腦中。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究者就發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷更豐富的小鼠神經(jīng)元樹突密度和突觸連接數(shù)量和要大于經(jīng)歷寡少的小鼠。

改寫記憶——麻省理工團(tuán)隊(duì)

對于記憶的新發(fā)現(xiàn)

2012年，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一種標(biāo)記記憶痕跡細(xì)胞的方法，因此實(shí)現(xiàn)了對記憶的追蹤。記憶痕跡細(xì)胞是一群和記憶行為有關(guān)的神經(jīng)元。譬如，你第一次去海邊游玩時(shí)，大腦中的記憶細(xì)胞會被激活，當(dāng)你以后回憶起當(dāng)日去海邊游玩的情景，該群細(xì)胞會被再次激活。

今年麻省理工團(tuán)隊(duì)的最新研究發(fā)現(xiàn)，記憶是同時(shí)在海馬體和前額葉中形成的。前額葉中的記憶會先處于沉默狀態(tài)，需要兩周左右的時(shí)間逐漸成熟，最終形成長時(shí)記憶。隨著前額葉記憶的成熟，海馬體中的記憶會逐漸沉默。

研究者利用病毒追蹤和光遺傳進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。他們首先將小鼠放在一個(gè)危險(xiǎn)房間中，小鼠會遭受電擊并且會因?yàn)榭謶侄纬山鋫渥藙荩ń┲辈粍樱?。在這次經(jīng)歷后，小鼠已經(jīng)對危險(xiǎn)房間有了關(guān)于恐懼的記憶，當(dāng)小鼠再次被放置在危險(xiǎn)房間中，它們會自然地回憶起之前在危險(xiǎn)房間中的經(jīng)歷而感到恐懼，并僵直不動保持戒備（見圖3）。在第一天結(jié)束之后，他們發(fā)現(xiàn)在小鼠的海馬體區(qū)域和前額葉都形成了記憶痕跡細(xì)胞，這意味著在海馬體和前額葉中，記憶都已經(jīng)開始形成。

但是小鼠前額葉中的記憶痕跡細(xì)胞是沉默的，在自然情況下他們并不能記起之前的恐懼記憶。當(dāng)利用光遺傳抑制了海馬體的記憶痕跡細(xì)胞（即暫時(shí)關(guān)閉了它們關(guān)于危險(xiǎn)房間的短時(shí)記憶），發(fā)現(xiàn)前額葉中雖有記憶痕跡細(xì)胞的存在，但是長時(shí)記憶卻尚未形成。只有利用光遺傳再次激活前額葉中的記憶痕跡細(xì)胞才能使小鼠打開恐懼記憶。

在接下來的兩周中，前額葉皮層中的記憶細(xì)胞逐漸成熟，直到形成牢靠的長時(shí)記憶。在此過程中，海馬體的記憶痕跡細(xì)胞變得沉默，在回憶中不再起作用。在杏仁核中，一旦形成記憶，記憶痕跡細(xì)胞會保持不變。這些細(xì)胞是喚起與特定記憶相關(guān)的情緒所必需的，它們會與海馬體和前額葉中的記憶痕跡細(xì)胞進(jìn)行信息傳遞。

目前，由于技術(shù)限制只能監(jiān)測大約兩周的記憶痕跡細(xì)胞，但是研究人員正在努力使檢測時(shí)間變長，從而可以進(jìn)一步研究以確定記憶是否會完全從海馬體中消失。參與該研究的科學(xué)家北村認(rèn)為，一些記憶痕跡可能會無限期地停留在海馬體中。他說：“為了區(qū)別兩個(gè)類似的情節(jié)，這個(gè)沉默的記憶痕跡可能會重新激活，人們可以檢索詳細(xì)的情景記憶，即使這些情景發(fā)生在很久以前。

那么，根據(jù)目前這一研究，我們可以大膽地開一個(gè)“腦洞”，隨著對記憶的深入研究和技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來我們是否可以隨意“激活”自己遺忘的往事或者“關(guān)掉”自己的不愉快記憶呢？

【責(zé)任編輯】張小萌endprint