科學突破：記憶是如何形成和消失的？

2020-10-18 寒非說科技

加州理工學院的研究人員已經確定了使記憶迅速消退或隨時間推移而長久存在的記憶的神經過程。長久的記憶是由大腦的神經元團隊協同編碼完成的。

為什麼你能記住多年未見的兒時好友的名字，卻很容易忘記剛剛認識的人的名字？換句話說，為什麼有些記憶在幾十年裡保持穩定，而另一些卻在幾分鐘內消失？

加州理工學院的研究人員通過對老鼠的研究，確定了強大、穩定的記憶是由一組「團隊」神經元共同編碼的，這樣為記憶提供了冗餘，使這些記憶能夠持續一段時間。這項研究對於理解大腦損傷後（如中風或），記憶可能會受到怎樣的影響具有重要意義。這項研究發表在8月23日出版的《科學》雜誌上。

研究小組開發了一項測試，以檢測老鼠在了解和記憶一個新地方時的神經活動。在實驗中，一隻老鼠被放置在一個方形籠子裡，大約1米5長，側壁是白色的。沿著籠子側壁不同位置標記了獨特符號——例如，靠近右側的加號和靠近一面牆中心的斜線。糖水(老鼠的食物)被放在籠子的兩端。在老鼠探索的過程中，研究人員測量了老鼠海馬(大腦中形成新記憶的區域)中特定神經元的活動。

當一隻動物第一次被放置在跑道上時，它不知道該做什麼，左右遊蕩，直到遇到糖水。在這些情況下，當老鼠注意到牆上的一個符號時，單個神經元被激活。但在多次體驗之後，老鼠對這條軌跡變得熟悉起來，並記住了糖的位置。隨著老鼠變得越來越熟悉，越來越多的神經元因為看到牆上的符號而被同步激活。老鼠根據每一個獨特的符號來識別自己的位置。

為了研究記憶是如何隨著時間的推移而消失的，研究人員讓這些老鼠在長達20天的時間裡遠離記憶軌跡。休息之後，當老鼠回到軌道上時，那些已經形成了由更多神經元編碼的強大記憶的老鼠很快就記住了任務。雖然有些神經元表現出不同的活動，但當分析大群神經元的活動時，老鼠對軌跡的記憶是可以清楚地識別出來的。換句話說，使用一組神經元使大腦有冗餘，即使一些原始神經元停止活動或受損，仍能回憶起記憶。

想像一下，你有一個漫長而複雜的故事要講。為了保存這個故事，你可以把它告訴你的五個朋友，然後偶爾和他們聚在一起，重新講述這個故事，互相幫助，填補一個人忘記的空白。此外，每次你重新講述這個故事，你可以帶新的朋友來學習，因此有助於保存和加強記憶。類似地，你自己的神經元互相幫助來編碼記憶，這些記憶會隨著時間的推移而持續。」

記憶是人類行為的基礎，任何記憶損傷都會嚴重影響我們的日常生活。作為正常衰老的一部分，記憶力喪失對老年人來說是一個重大障礙。此外，由幾種疾病引起的記憶喪失，尤其是阿爾茨海默氏症，會造成毀滅性的後果，幹擾最基本的日常活動，包括辨認親戚或記住回家的路。這項研究表明，隨著我們年齡的增長，記憶可能會衰退得更快，因為記憶是由更少的神經元編碼的，如果這些神經元中的任何一個失靈，記憶就會丟失。這項研究表明，有朝一日，設計出能夠促進更多神經元參與記憶編碼的治療方法，可能有助於防止記憶喪失。

多年來，人們都知道，當你練習一個動作越多，你以後就越有可能記住它。從上述研究來看，這是很可能的，因為你練習一個動作越多，編碼這個動作的神經元數量就越多。傳統的記憶存儲理論假設，要使記憶更加穩定，需要加強與單個神經元的連接。該研究結果表明，增加編碼相同記憶的神經元數量，可以使記憶持續更長時間。

參考期刊：

Walter G. Gonzalez, Hanwen Zhang, Anna Harutyunyan, Carlos Lois. Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus. Science, 2019: Vol. 365, Issue 6455, pp. 821-825 DOI: 

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