科學家發現記憶提取新機制

2021-01-15 中科院之聲

中國科學院昆明動物研究所研究員徐林帶領的學習記憶研究實驗室，與多家科研單位密切合作，發現了記憶「快速泛化」的新現象。通過揭示其神經環路機制，提出了記憶提取的「快速泛化理論假說」。12月19日，相關研究成果發表在《自然-通訊》上。


記憶有編碼、儲存和提取三個過程。神經科學領域的未來終極目標之一是揭示記憶儲存和提取的神經機制。目前，記憶編碼和儲存的神經機制已取得了系列研究成果，但記憶提取的神經機制卻知之甚少。


「記憶編碼精準性理論」認為，最有效的記憶提取是使用編碼時的相同條件，包括編碼時的地理位置、周邊環境，以及個人的生理和心理狀態等。這種現象稱為「記憶的精準提取」(Specific recall)。然而，如古希臘哲學家赫拉克利特的名言一樣，「沒有人能夠步入同一條河流兩次」，因為河流和人都隨時間而改變，也就是記憶的精準提取是很少發生的。絕大多數情況下，記憶的提取依賴於泛化(Generalization)，即使用編碼-提取的部分匹配或相似性來提取記憶。從某種意義上，理解「記憶的泛化提取機制」回答了大多數情況下記憶的提取機制。


令人迷惑不解的是，過去研究報導發現記憶形成後需要2-4周才能形成記憶的泛化提取能力。由於與記憶的儲存時程相似，眾多理論假說認為記憶的泛化提取能力是緩慢形成的。昆明動物所學習記憶實驗室博士周恆等發現記憶的泛化提取可在24小時內或甚至更快形成，他們把這種新發現命名為記憶提取的「快速泛化」（Rapid generalization），並發現了快速泛化的神經環路機制。這一發現對了解記憶異常相關的神經系統疾病的機理提供了理論依據。老年痴呆症或阿爾茨海默病(AD)是目前全球社會關注的焦點之一，迄今為止仍然缺乏有效的預防和治療措施。臨床研究顯示AD早期患者「記憶的精準提取」還未受到影響時，記憶的泛化提取能力已嚴重受損。相反，戰爭和地震等不可抗拒的災害導致創傷後應激綜合症(Posttraumatic stress disorder, PTSD)，其臨床特徵之一是當患者面臨災難經歷相似的環境條件時，其腦內會不受控制「回放」經歷的恐懼場景並伴隨情緒改變，這是記憶提取的過度泛化的一個典型實例。此外，早期應激生活事件可能導致絕望、自責、自罪等「負性記憶」形成，與抑鬱症的發生存在密切關係。依據周恆等的快速泛化理論假說可推測，「負性記憶」可能從過去轉移到現實生活中，導致「自動負性思維」。這種記憶提取的過度泛化現象也許是抑鬱症患者的認知模式特點。在日常生活中人們都知道「第一印象」這種記憶的重要性，它會不知不覺地影響人們隨後的認知模式，也是一種記憶提取的泛化現象。周恆等發現的快速泛化神經機制以及提出的理論假說，或為理解生理和病理條件下腦的工作模式提供全新思路。


該研究成果是由昆明動物所、中國科學技術大學、同濟大學、復旦大學、中科院武漢物理與數學研究所、中南大學湘雅附二院、以色列海法大學、中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、昆明動物所-蘇州大學藥學院聯合實驗室等合作完成。研究工作得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）和中科院戰略性先導科技專項B的支持。


來源：中國科學院昆明動物研究所


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