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為腦部受到重創(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）研究團隊的幫助，那么記起遺忘的事情將不再只是幻想。

今年，麻省理工學(xué)院研究團隊發(fā)表了一項最新的關(guān)于長時記憶形成的研究結(jié)果，該成果將帶領(lǐng)我們更進一步走進記憶的神秘世界。

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形成，經(jīng)過兩個星期左右的時間，前額葉中的記憶會逐漸成熟形成長時記憶。

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)習的信息的過程，是人腦對外界輸入的信息進行編碼、存儲和提取的一個過程。學(xué)習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可以更好、更迅速地做出反應(yīng)。例如，當我們的祖先在外出狩獵時遇到了猛獸的攻擊，那么先前和猛獸進行搏斗的經(jīng)驗和記憶就會使他們更迅速地做好準備，并找到更有效的擊敗猛獸的方法，獲得更多的生存機會。

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)存儲時間的長短分為短時記憶和長時記憶。長時記憶是指信息經(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，它的保存時間從幾天到幾年甚至是終生。短時記憶是指持續(xù)時間為幾秒到幾小時且容易遭到破壞的記憶。不過，短時記憶可以通過記憶鞏固逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚L時記憶。

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

亨利·莫萊森是一位癲癇病患者，反復(fù)發(fā)作的癲癇嚴重影響到了莫萊森的生活。1953年，醫(yī)生為莫萊森進行了大腦雙側(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)生護士正常攀談，但他卻不能在第二天認出自己的主治醫(yī)生，半個小時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。在進行任務(wù)訓(xùn)練的時候他表現(xiàn)出了正常的學(xué)習能力，但是任務(wù)結(jié)束時，他卻不記得自己之前進行了這項任務(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)后擁有正常的短時記憶卻無法形成新的長時記憶，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80年代，加利福尼亞大學(xué)的研究者進行了一系列實驗。他們訓(xùn)練猴子進行某項記憶類任務(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記憶。

實驗發(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)是暫時儲存記憶并且進行一系列的加工的腦區(qū)，是形成短時記憶的地方。隨后記憶將逐漸鞏固并轉(zhuǎn)移至前額葉形成長時記憶。正因為莫萊森的內(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記憶。endprint

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

眾所周知，大腦中有幾百億個神經(jīng)元，神經(jīng)元之間依靠突觸連接進行信號傳遞，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)習和記憶有著莫大的關(guān)聯(lián)。研究者認為，神經(jīng)元及其突觸的改變是短時記憶向長時記憶過渡的細胞機制，一旦突觸連接變化發(fā)生，記憶就會深刻地存儲在大腦中。在一個實驗中，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——麻省理工團隊

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)明了一種標記記憶痕跡細胞的方法，因此實現(xiàn)了對記憶的追蹤。記憶痕跡細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，大腦中的記憶細胞會被激活，當你以后回憶起當日去海邊游玩的情景，該群細胞會被再次激活。

今年麻省理工團隊的最新研究發(fā)現(xiàn)，記憶是同時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)，需要兩周左右的時間逐漸成熟，最終形成長時記憶。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行了一系列的實驗。他們首先將小鼠放在一個危險房間中，小鼠會遭受電擊并且會因為恐懼而形成戒備姿勢（僵直不動）。在這次經(jīng)歷后，小鼠已經(jīng)對危險房間有了關(guān)于恐懼的記憶，當小鼠再次被放置在危險房間中，它們會自然地回憶起之前在危險房間中的經(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。當利用光遺傳抑制了海馬體的記憶痕跡細胞（即暫時關(guān)閉了它們關(guān)于危險房間的短時記憶），發(fā)現(xiàn)前額葉中雖有記憶痕跡細胞的存在，但是長時記憶卻尚未形成。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胞逐漸成熟，直到形成牢靠的長時記憶。在此過程中，海馬體的記憶痕跡細胞變得沉默，在回憶中不再起作用。在杏仁核中，一旦形成記憶，記憶痕跡細胞會保持不變。這些細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胞進行信息傳遞。

目前，由于技術(shù)限制只能監(jiān)測大約兩周的記憶痕跡細胞，但是研究人員正在努力使檢測時間變長，從而可以進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)別兩個類似的情節(jié)，這個沉默的記憶痕跡可能會重新激活，人們可以檢索詳細的情景記憶，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“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？

【責任編輯】張小萌endprint