人類的記憶是如何產生的，為什麼有的人記憶力好，有的差？

記憶是如何產生的？為什麼有的人記憶力好，有的人記憶力差？記憶與情感有關嗎？這些問題長期困擾著神經生物學家。如今，幾項研究成果的披露，讓人們從分子水平上看到了記憶形成的一些線索，也為人工智慧研究、提高學習效果、疾病治療（如阿爾茨海默病的防治）提供了新的線索。

記憶物質

過去人們都知道，大腦記憶的關鍵部分是海馬體，海馬體是大腦的重要組成部分，在記憶、情緒、情緒等大腦功能活動中起著重要作用。然而，人們並不知道記憶形成的過程和分子基礎。

美國愛因斯坦醫學院的帕克等人通過先進的成像技術在神經細胞中拍攝分子視頻，初步了解了記憶物質在記憶形成過程中的作用。研究人員發現他們能夠追蹤到海馬體神經細胞的細胞核中的RNA分子。研究人員認為這可能是老鼠大腦記憶形成的分子基礎。

更重要的是，這項研究沒有使用可能損害神經細胞的基因工程或其他幹預措施。目前，觀察腦細胞的方法很多。一種是用螢光標籤標記神經分子，使其能通過腦組織釋放光線，使成像技術能夠捕捉到腦細胞中的分子軌跡；另一種是將光纖裝置植入腦組織，觀察產生記憶的海馬神經元。帕克和其他人使用前一種技術。

然而，有許多記憶物質或分子。例如，先前的研究發現兩種分子（絲裂原活化蛋白激酶MAPK和激酶PKA）與多種記憶形式和突觸形狀（神經細胞之間的接觸點）的變化有關。也就是說，它們不僅是記憶的物質基礎，而且參與神經元（神經細胞）的相互作用。然而，目前還不清楚這兩種物質是如何與神經元相互作用形成記憶的。

現在，一個來自紐約大學神經科學中心的神經科學家和加州大學歐文分校的神經科學家利用加州海兔進行研究，並初步揭開了記憶的奧秘。加州海兔是一種海洋軟體動物，又稱海蛞蝓。

它的神經元是脊椎動物等高等生物的10-50倍，它的神經網絡相對較小。這些特性使得研究人員很容易研究記憶形成過程中的分子信號。此外，它們的記憶編碼機制在進化過程中高度保守，變化不大，這與哺乳動物的記憶編碼機制相似。因此，研究它們的記憶將有助於揭開高等動物和人類記憶的奧秘。

研究人員對海蛞蝓的尾巴施加輕微的電擊，誘導它們形成更強的條件反射行為，即激活其尾部的神經結構，然後檢測絲裂原激活蛋白激酶和激酶的分子活性。研究發現，絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和激酶活性在中期記憶（數小時）和長時記憶（數天）的形成過程中均被激活，絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）被激活。在不到30分鐘的短時記憶中，只有激酶活性被激活，而絲裂原活化蛋白激酶沒有參與。

本研究表明，MAPK和MAPK不僅是記憶的物質基礎，而且它們的分子活性也是形成中短期記憶的關鍵因素。

記憶的神經迴路

腦神經的記憶不僅需要記憶材料來產生功能，還需要神經元之間的連接和迴路來形成記憶。現在，來自日本理化研究所的圭吾等人通過實驗發現了記憶中神經迴路的一種新機制。他們還用螢光標記海馬神經元。過去，個體的學習和記憶能力被認為是由於大腦中海馬神經元突觸連接的增強。海馬體由五個子區域組成，其中四個區域之間形成的迴路被認為是個體記憶形成的關鍵。但是現在研究人員在海馬體的第五個亞區發現了一個新的迴路。

Ca1-ca5是海馬的五個亞區，Ca2細胞較粗糙。通過檢測rgs14、Pcp4和step的表達，Guiwu等人。分析了小鼠大腦亞區和Ca2亞區神經元的連接。結果表明，海馬齒狀回Ca2區神經元可以接收大量來自海馬齒狀回細胞的信息輸入。

研究人員隨後測試了老鼠的大腦，用雷射刺激海馬體的神經元，並記錄了其他幾個亞區的活動。結果表明，Ca2區和CA3區神經元的刺激和激活可以迅速進行，而CA1區則相對較慢。研究人員認為，Ca2亞區的神經元可以向CA1亞區發送信息，形成一個替代電路。這說明Ca2相關的神經迴路可能是空間和情緒信息結合的途徑，因為Ca2能將信息從海馬後部傳遞到海馬腹部。這說明Ca2不僅是記憶形成的關鍵因素之一，也是情緒生成的重要組成部分。

另一方面，美國波士頓大學的研究人員也在猴子的大腦中發現了兩種與記憶有關的神經迴路。也可以推斷，人腦中有許多與記憶有關的神經迴路。

用於研究的猴子可以反應和識別物體的顏色和物體運動的方向。這兩種認知可能涉及大腦中不同的神經迴路，需要隨時進行切換才能擁有兩種不同的認知。在實驗中，研究人員要求猴子識別物體的顏色和運動方向，並在這兩種行為之間切換，同時測量前額葉皮層不同位置產生的腦電波。

前額葉皮層是產生思考和決策的地方。當進行思考和決策時，這些區域的神經元產生的腦電波會有節奏地波動。只要對這些腦電波進行測試，我們就可以知道大腦的這些部分是否活躍。研究人員發現，當猴子對物體顏色的判斷轉向物體運動的方向時，猴子大腦這一部分的神經元會產生明顯更高的振動頻率，即β波。腦功能的轉換不僅依賴於神經迴路，還依賴於神經元中儲存的記憶來進行判斷。

因此，研究人員推斷，當猴子的大腦在不同的規則和想法之間來回切換時，它們有不同的神經網絡來進行切換和協調。

對海馬體的新認識

在記憶機制方面，也有研究人員觀察到海馬體的一些此前未知的奧秘，這可能會改變人們對記憶形成和機制的固有看法。

顯然，神經元的活動是記憶的基礎，因為神經元內甚至產生記憶物質，並與其他神經元連接形成神經迴路，從而產生長期或短期記憶。現在，研究人員發現海馬體的新神經元可能是老鼠正常學習和記憶過程的關鍵。

先前的研究表明，新的神經元與成人大腦中的神經元相連。為了幫助確定新神經元的作用，研究人員利用光基因技術控制小鼠海馬體新生神經元並測試其功能。結果表明，新神經元能加深恐懼記憶，增強空間位置記憶。這項研究還表明，成年小鼠的海馬體可以產生新的神經元。

其他研究表明，即使在成年期，大腦也會產生新的神經元。成人大腦海馬體是否產生新的神經元還需要確認。一旦得到證實，它表明成年人的記憶力也可以增強，並且可以產生治療老年痴呆症的新方法或新技術。

美國加利福尼亞大學的安納瑟等人也在一位名叫H.M.的癲癇病人的腦部解剖上有了新的發現。

H.M.出生於1926年，10歲開始患有輕度癲癇，15歲時發展成嚴重癲癇。在他27歲的時候，醫生對其做了神經外科手術，將其大腦中海馬體的一部分切除。癲癇發作頻率降低，但海馬部分切除後H.M.的長期記憶嚴重喪失。20世紀90年代對H.M.拍攝的腦成像圖片證實，他的海馬體大部分已被切除。

H.M.在2008年去世後，安內瑟等人。對H.M.的大腦做了切片，並建立了一個損傷區域的三維模型。研究人員將這些模型與H.M.活著時拍攝的圖像進行了比較，但發現H.M.海馬體的大部分實際上仍然存在。現在，研究結果已經公布。

結果表明，要麼海馬體的神經元具有再生能力，要麼海馬體某些部位在記憶中的作用需要重新評估。海馬神經元的再生不僅對記憶有重要作用，而且可以治療抑鬱症、阿爾茨海默病等疾病。因為海馬體與記憶和情緒有關。