Science:记忆碎片是真的吗?
中国生物技术网 · 2017/04/24
近日发表在《Science》上的一篇关于记忆的研究,由MIT主导,研究人员综合了过去一些关于特定记忆细胞的标记和激活的研究,得到了更进一步的研究结果,即通过一个“开关”使小鼠对特定的记忆进行反应。


半个多世纪以来,神经学家一直认为长期记忆是由多个短期记忆片段组合存储起来所形成的。但是,最近关于记忆形成脑神经回路的新研究表明,这个说法可能是错的。因为这两种形式的记忆是同时产生的,而长期记忆则会处于静息状态。

近日发表在《Science》上的一篇关于记忆的研究,由MIT主导,研究人员综合了过去一些关于特定记忆细胞的标记和激活的研究,得到了更进一步的研究结果,即通过一个“开关”使小鼠对特定的记忆进行反应。

如果你曾看过2000年的心理惊悚电影《记忆碎片》,那么你一定对于短期记忆丢失的概念很熟悉。虽然电影是虚构的,但是Guy Pierce所饰演的主角确实是基于一个名叫Henry Molaison的真实人物改编而来。

1953年27岁的Molaison接受了治疗困扰他大半生的癫痫的脑科手术。虽然手术成功使他不再犯癫痫,但是Molaison却失去了记忆能力,他无法记住哪怕是半分钟以前发生的事情。

而手术前形成的记忆并没有受到影响,Molaison仍然能学习一些新的步骤和广义的概念,只是无法记住以精神形象和故事形式出现的事情。


电影《记忆碎片》

通过Molaison的悲剧,神经学家从手术中造成的损伤得知,长期记忆的形成与海马体有关,然而记忆的实际存储却发生在大脑的其他地方,比如被称为新大脑皮层(neocortex)的新皮层。

这种记忆重组使研究人员们相信,短期记忆是在海马体中形成,之后被整体打包传输到存储长期记忆的位置中。

海马体(深棕色)位于大脑中部,与周围部分紧密相连

第二个模型被称为人类记忆多重痕迹理论,在上世纪60年代提出,该理论基于对人们回忆无细节事件场景的观察,它认为,海马体存储过去的事件痕迹,而新大脑皮层将一般意义上的事件存储在长期记忆中。

因为特定的记忆在不同人的大脑中存在于不同的局部细胞束中,所以研究记忆非常具有挑战性,大部分时候只能依赖于偶然遇到中风、大脑创伤、损伤的患者。

所以,直到最近,证明一个模型比另一个模型更好的过程仍然非常缓慢。

2012年,MIT的研究人员发现了一种标记神经元的方法,命名为“记忆痕迹(engrams)”,该神经元被认为参与了特殊记忆的形成,使研究人员们能够在事件回忆的过程中追踪脑神经回路。

更令人惊喜的是,研究人员能够利用来自光纤的光刺激这些细胞,这实际上是将细胞“打开”或“关闭”,使它们能够立刻记住一个焦虑事件。

现在,研究人员们利用这些工具发现,长期记忆和短期记忆是同时形成的,只是长期记忆在形成之后保持“沉默”。

研究人员Takashi Kitamura说:“这与现在的记忆巩固理论不一致,现在的理论认为短期记忆逐渐转换为长期记忆,但实际上是长期记忆和短期记忆是同时形成的。”

为了研究小鼠的记忆形成方式,研究团队对海马体、前额皮质和杏仁基底外侧核(与恐惧反应有关)的记忆细胞进行标记。之后让小鼠接受中等强度电击,从而制造恐惧事件。

一天之后,研究人员发现,在海马体和前额皮质都形成了记忆网络。尽管可以人为地“打开”海马体和前额皮质使小鼠记忆起所遭受的折磨,但是在自然回忆的过程中,只有海马体的细胞激活。两星期之后,事情反转了,虽然可以利用光脉冲“打开”海马体细胞使其工作,但是小鼠不再使用它们去回忆,而只是激活前额皮质的长期记忆。研究人员Mark Morrissey说:“这两种记忆是同时形成的,但是之后产生了不同结果。前额皮质中的记忆变得更强,而海马体中的记忆变得更弱。”

研究人员表示还需要更多的长期研究来确定在过了一段时间后的海马体是否会失去所有的记忆痕迹。此外,研究人员也需要更好的技术对记忆痕迹进行长期追踪。

目前尚不明确长期记忆细胞是如何“成熟”的,虽然目前已经明确,切断海马体的通信会影响长期记忆的形成,但是具体的机制仍然不为人所知。

想到我们或许能够加强想要的记忆,同时删除痛苦的记忆,这是很令人兴奋的。那时,或许将名字、地址、号码纹在身上是唯一保证自己不会忘记的方式了吧。

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    Memories are thought to be formed in the hippocampus and later moved to the neocortex for long-term storage. However, little is known about the mechanisms that underlie the formation and maturation of neocortical memories and their interaction with the hippocampal network. Kitamura et al. discovered that at the onset of learning, neurons for contextual fear memory are quickly produced in the prefrontal cortex. This process depends on the activity of afferents from both the hippocampus and the amygdala. Over time, the prefrontal neurons consolidate their role in memory expression. In contrast, the hippocampal neurons slowly lose this function.

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