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长期记忆和短期记忆竟在同时形成 | Science 论文推荐

2017/05/22 来源:科研圈
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导读
半个多世纪以来,神经学家都认为长期记忆只是被尘封的零散短期记忆。2017年4月7日发表于 Science 的最新研究表明,这种想法可能大错特错:长期记忆和短期记忆其实是同时形成的,只是前者一直保持沉寂而已。


半个多世纪以来,神经学家都认为长期记忆只是被尘封的零散短期记忆。2017年4月7日发表于 Science 的最新研究表明,这种想法可能大错特错:长期记忆和短期记忆其实是同时形成的,只是前者一直保持沉寂而已。

撰文 MIKE MCRAE

翻译 夏烨

校对 张士超

这项由麻省理工大学开展的记忆巩固研究中,老鼠被迫在人按下开关时对特定经历做出反应,该研究让此前关于标记和激活特定“记忆细胞”的研究进入了更深层次。

你如果看过2000年的心理惊悚片《记忆碎片》(Memento),应该对短期记忆丧失并不陌生,虽然这部电影是虚构的,但盖·皮尔斯(Guy Pierce)饰演的男主角却有一个大致的原型——亨利·莫莱森(Henry Molaison)。

1953年,27岁的莫莱森接受了脑部手术,以图治愈折磨他大半生的癫痫。尽管手术成功,他却无法再记住约半分钟之前发生的事情。莫莱森手术之前的记忆完好无损,他也还能学习新的操作流程和广义概念,只是无法以意识图像和故事的形式回忆起发生过的事情。

这对莫莱森来说是个悲剧,但神经病学家从他的手术创伤中了解到,虽然长期记忆实际储存在大脑表层名为新皮层的部位,其形成却与海马体有关。这种记忆转移的现象让研究人员相信,短期记忆是先形成并储存于海马体中,再整体转化为长期记忆的。

随后,人们于20世纪六十年代提出了人类记忆的另一种模型:多痕迹理论。该理论基于对人类的观察——人们能想起事情发生时的感觉,却记不住细节。这表明海马体内保留着过去事情的痕迹,新皮层中存有长期记忆中的大体熟悉感。

并不是所有人的特定记忆都储存在相同的局部细胞中,因此记忆研究相当困难,大多只能依赖于偶然出现的中风患者以及身体或心理受损的人。所以到目前为止,能够有力支持一种理论并驳倒另一种理论的证据迟迟没有出现。

2012年,麻省理工大学的研究人员找到了一种方法,可以标记名为记忆痕迹的神经元。记忆痕迹与特定记忆有关,这让研究人员得以追踪与事件记忆相关的回路。更激动人心的是,研究人员发现他们能用光纤引导光来刺激这些细胞,控制这些细胞的开关,让它们立即记住一件令人焦虑的事情。

利用这些工具,研究人员已经发现,长期记忆和短期记忆是同时形成的,只是长期记忆一旦成型就会陷入沉寂。研究者北村隆(Takashi Kitamura)表示:“这和巩固记忆的标准理论相反,标准理论认为记忆会逐渐转移,但实际上记忆就在其生成的地方。”

为了研究老鼠记忆的形成方式,研究小组标记了海马体、前额皮质和与恐惧反应有关的基底外侧杏仁核中的记忆细胞。老鼠受到了温和电击,作为令其恐惧的事件。仅一天之后,研究人员就在老鼠的海马体和前额皮质中发现了正在形成的记忆网络。显而易见,打开海马体和前额皮质的“开关”都能迫使老鼠记住所受的折磨,但只有海马体细胞在正常回忆时会被激活。

两周之后,情况反转了。虽然海马体细胞在受到光脉冲刺激时还能被迫工作,但老鼠却不再用这些细胞进行回忆了,它们只激活前额皮质的“长期记忆”。研究者马克·莫瑞森(Mark Morrissey)表示:“长期记忆和短期记忆虽然同时形成,但在此之后就各走各路了。前额皮质变强,海马体变弱。”

需要进行更多长期研究确定但是海马体是否会在一段时间后彻底失去全部记忆痕迹?这还有待更多长期研究确定,研究人员也需要更高明的技术对记忆痕迹进行更长期的追踪。

长期记忆细胞怎样“成熟”现在也是个问题,尽管切断海马体与大脑的联系会阻止新的长期记忆形成,但确切机制尚不明确。

或许有方法能让我们快速强化所需记忆,同时抹去痛苦记忆,光是想象一下就令人激动。但在那之前,把名字、地址和号码纹在身上或许是唯一能百分百确保自己不会忘记的方法。

该研究发表于《科学》杂志。

原文链接:

http://www.sciencealert.com/long-term-memories-aren-t-just-short-term-memories-transferred-into-storage

论文基本信息

【题目】Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory

【作者】Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa

【刊期】Science

【日期】Apr. 07. 2017

【DOI】10.1126/science.aam6808

【摘要】Episodic memories initially require rapid synaptic plasticity within the hippocampus for their formation and are gradually consolidated in neocortical networks for permanent storage. However, the engrams and circuits that support neocortical memory consolidation have thus far been unknown. We found that neocortical prefrontal memory engram cells, which are critical for remote contextual fear memory, were rapidly generated during initial learning through inputs from both the hippocampal–entorhinal cortex network and the basolateral amygdala. After their generation, the prefrontal engram cells, with support from hippocampal memory engram cells, became functionally mature with time. Whereas hippocampal engram cells gradually became silent with time, engram cells in the basolateral amygdala, which were necessary for fear memory, were maintained. Our data provide new insights into the functional reorganization of engrams and circuits underlying systems consolidation of memory.

【链接】http://science.sciencemag.org/content/356/6333/73

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