大腦的記憶痕跡未來可能真的會被我們操控

2021-02-18 尖端科技漫談

記憶如果有痕跡,那會是什麼樣子?人的大腦,體積雖小,卻儲存著我們很多年的記憶。大腦的奧秘實在是太多了,今天來看看記憶的秘密。

日前,據國外媒體報導,1904年德國生物學家理察·西蒙(Richard Semon)提出了一個觀點,指出記憶的痕跡是由一組不連續的大腦細胞連接之後拼湊起來的。他將這種想像中的迴路稱為「engram」,即「記憶痕跡」。

在之後的時間裡,記憶痕跡在科幻小說和「山達基」(scientology)體系中一直有著頑強的生命力。

然而,證實記憶痕跡的存在還需要等到後來光遺傳學(optogenetics)技術的發展。正是有了用光激活的「鑷子」,科學家才得以對記憶痕跡迴路進行精細的剖析。

2012年,日本生物學家利根川進利用光遺傳學技術,在麻省理工學院的實驗室裡首次揭示了記憶痕跡的真實存在。

在去年4月發表的一篇論文中,利根川進的實驗室又揭示了記憶痕跡如何在大腦海馬產生,然後上傳、存儲到大腦皮層的詳細過程。

對記憶保存細節的解析,為扭轉記憶失敗或記憶過於活躍提供了新的思路和方法。emm,利根川也是棒棒噠。總之這次實驗,為尋找記憶的儲存提供了很多的新想法。

「在原理上,這項研究揭示了我們應該如何處理那些在創傷後壓力症(PTSD)中變得過於活躍的細胞。」澳大利亞昆士蘭腦神經科學研究所的主管Pankaj Sah說。

這意味著,也許這項研究可以從生理上去解決一些患有創傷後壓力症的人。其實科學家們很早就開始研究關於人類記憶的形成和儲存了。

第一次有關人類記憶形成和儲存的實驗性證據要追溯到1953年。當時,27歲的美國人亨利·莫萊森(Henry Molaison)為了治療癲癇症,切除了大腦中三分之二的海馬體。

令主持手術的外科醫生感到震驚的是,這次手術摧毀了莫萊森產生新記憶的能力,而他原來的記憶則保留了下來。

這場計劃外的實驗表明海馬體是形成新記憶的必需結構,尤其是背景豐富、每天都會產生的「間歇性」記憶,比如今天早上你遛狗時所見到的一切。

不過,這些細節豐富的記憶並沒有儲存在海馬體中。隨著時間推移,它們會被轉移到大腦的外層——大腦皮層。在早前的研究中,如果對患者的大腦皮層進行電刺激,他們就會喚起特定的記憶。

這些記憶的上傳通常與信息的壓縮有關,有點類似我們壓縮電腦文件,以進行長期保存的方式。此前研究者認為,這一過程發生在數天時間內。

這種粗線條的認識直到5年前才有所改變。當時,利根川進的實驗室——由日本RIKEN腦科學研究所和麻省理工學院合作組建——利用先進的光遺傳學技術,將幾個近乎神話的觀點付諸實踐。

其中之一便是理察·西蒙的「記憶痕跡」。西蒙提出,一段記憶會在大腦中留下生理痕跡;而大腦在受到刺激時,會回放這段記憶。

在西蒙的觀點提出幾十年之後,研究者才了解了神經元通過電脈衝傳遞信息的機制。此後,研究者破譯了許多在神經元之間傳遞的電信號;並揭示了學習和記憶如何對應於神經元之間突觸的加強。

研究者們又發現。,當涉及長期記憶的保存時,首先會在前額葉皮質形成一段靜默的拷貝;在海馬體的記憶痕跡被逐漸抹去的同時,這段記憶才被逐漸鞏固下來。

至於鞏固長期記憶的因素是什麼,論文第一作者北村隆(Takashi Kitamura)表示,這還需要進一步的研究才能確定。

鞏固記憶的另一個關鍵是前額葉皮質需要同時接收來自海馬體和杏仁核的信息輸入。杏仁核是大腦的情緒中樞。當研究人員切斷其中任意一方的神經信號輸入時,大腦皮層的記憶就無法鞏固下來。

科學的發展是日新月異的,總是以我們想像不到的速度向前進步。腦科學領域正在大踏步的前進,或許有一天,我們真的能夠操控人類記憶痕跡呢!

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