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記憶是消失還是藏起來(lái)了?最新研究解碼大腦的遺忘機(jī)制

羅丁豪

2021年02月04日08:43 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

長(zhǎng)久以來(lái),科學(xué)家對(duì)記憶的探究都避開(kāi)了“遺忘”的話題:人們認(rèn)為“遺忘”就是記憶的消失,“防止遺忘”就是增強(qiáng)記憶的最好方法。

但隨著近幾年神經(jīng)科學(xué)界對(duì)遺忘機(jī)制的研究,一片復(fù)雜的圖景逐漸浮現(xiàn):遺忘并非簡(jiǎn)單的“消除記憶”。“話在嘴邊”現(xiàn)象就是一個(gè)例子:突然忘記的名字、生日、手機(jī)號(hào),會(huì)在一段時(shí)間過(guò)后突然出現(xiàn)在我們的腦海里。

在1月21日發(fā)表于《自然》的一項(xiàng)研究中,來(lái)自美國(guó)佛羅里達(dá)州斯克里普斯研究所的3位神經(jīng)科學(xué)家揭開(kāi)了這一獨(dú)特機(jī)制的面紗。

驅(qū)動(dòng)遺忘的“快樂(lè)分子”

多巴胺被認(rèn)為是大腦釋放的“快分樂(lè)子”,它是一種常見(jiàn)的神經(jīng)調(diào)質(zhì),能為大腦的不同區(qū)域傳遞復(fù)雜多樣的全局信息。近年,多巴胺在遺忘中的角色漸漸浮現(xiàn)。在一系列實(shí)驗(yàn)中,研究人員不僅確認(rèn)了多巴胺對(duì)內(nèi)源性遺忘的重要性,還找到了負(fù)責(zé)促進(jìn)遺忘的多巴胺神經(jīng)元,甚至連負(fù)責(zé)執(zhí)行遺忘功能的多巴胺受體都得到了確認(rèn)。所有的這一切,都要多虧黑腹果蠅。

果蠅的大腦有約10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元——這遠(yuǎn)比不上人類大腦的860億個(gè)神經(jīng)元,但果蠅大腦的復(fù)雜程度已足以讓我們利用它來(lái)探究生物記憶和遺忘。在這10萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成的大腦內(nèi)有一塊名為“后外側(cè)前腦1區(qū)”(簡(jiǎn)稱PPL1)的區(qū)域,其中含有12個(gè)多巴胺神經(jīng)元。這12個(gè)多巴胺神經(jīng)元中,許多都向蘑菇體(果蠅的感官信息處理中心)發(fā)送信息,在蘑菇體各種神經(jīng)元的樹(shù)突棘(神經(jīng)元接收信息的主要位置)上釋放多巴胺,從而調(diào)控蘑菇體神經(jīng)元的信號(hào)整合。

神經(jīng)科學(xué)家早已根據(jù)蘑菇體各種神經(jīng)元的基因表達(dá)和解剖位置,將蘑菇體劃分為許多大區(qū)。其中,γ2α’1蘑菇體神經(jīng)元接收來(lái)自PPL1多巴胺神經(jīng)元的信息,并介導(dǎo)內(nèi)源性(長(zhǎng)期)遺忘。過(guò)去的研究支持了多巴胺介導(dǎo)遺忘的角色,這類有關(guān)內(nèi)源性遺忘的研究,為本次研究提供了寶貴的基石。

阻斷了提取但并不破壞記憶本身

在這一項(xiàng)研究中,斯克里普斯研究所的羅納德·戴維斯與博士生約翰·薩班達(dá)爾和博士后研究員雅各布·貝里一起,順著PPL1送往蘑菇體的信號(hào),試圖揭開(kāi)瞬時(shí)遺忘的神秘機(jī)制。

戴維斯等人對(duì)果蠅進(jìn)行了厭惡性嗅覺(jué)條件反射訓(xùn)練。將訓(xùn)練后的果蠅放入一個(gè)T字迷宮里,在交叉路口的兩邊分別放上“壞氣味”(代表會(huì)受到電擊的氣味)和“中性氣味”(未與電擊建立連接的氣味),觀察它們往哪邊走就好了。結(jié)果與預(yù)想中的一樣:經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的果蠅更傾向于避開(kāi)“壞氣味”,往“中性氣味”的方向走。

接下來(lái),為了研究瞬時(shí)遺忘,戴維斯等人在果蠅選擇“往左還是往右”前,短暫地對(duì)它們進(jìn)行噴氣、電擊或藍(lán)光刺激。實(shí)驗(yàn)結(jié)果毫不意外:果蠅在干擾刺激的影響之下暈頭轉(zhuǎn)向,完全不再回避“壞氣味”。有趣的是,如果在干擾后一個(gè)小時(shí)再次測(cè)試果蠅,它們又能回憶起哪個(gè)是“壞氣味”,并積極回避,選擇另一條路。

研究人員通過(guò)直接刺激PPL1中的多巴胺神經(jīng)元,成功抑制了果蠅的回憶,而如果抑制這些多巴胺神經(jīng)元的輸出,果蠅就不會(huì)在干擾下產(chǎn)生瞬時(shí)遺忘。其中,從PPL1到蘑菇體α2α’2部分的多巴胺神經(jīng)元最為重要。這說(shuō)明,在蘑菇體α2α’2神經(jīng)元中,有一個(gè)“記憶存儲(chǔ)器”,而多巴胺則充當(dāng)“門控”的作用。

然而,在瞬時(shí)遺忘中,有一點(diǎn)非常重要:這種遺忘是短暫的,在數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)后,回憶能力就會(huì)恢復(fù)。這說(shuō)明瞬時(shí)遺忘(PPL1-α2α’2多巴胺神經(jīng)元的活躍)并未磨滅記憶的存儲(chǔ),而只是簡(jiǎn)單地?cái)嚅_(kāi)了回憶的“電路”。這也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí):在多巴胺神經(jīng)元活躍的果蠅中,蘑菇體內(nèi)的“記憶神經(jīng)元”其實(shí)跟多巴胺神經(jīng)元不活躍時(shí)一樣活躍。也就是說(shuō),多巴胺神經(jīng)元阻斷了記憶的提取,但并不破壞記憶本身。

(據(jù)《環(huán)球科學(xué)》)

(責(zé)編:李軼群、許曉華)


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