你可能永遠(yuǎn)記得兒時(shí)好友的名字，但你卻記不起剛認(rèn)識(shí)的同事的名字。我們常常有這樣的經(jīng)歷：有些記憶是永恒的，有些記憶是轉(zhuǎn)瞬即逝的。
記憶是大腦眾多功能中最令人著迷的謎團(tuán)之一，任何記憶障礙都會(huì)影響我們的日常生活。在最新一期頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》中，來自加州理工學(xué)院天橋和羅千千腦研究所的科學(xué)家揭示了神經(jīng)元如何編碼強(qiáng)大而穩(wěn)定的長(zhǎng)期記憶。
60多年前，人們開始認(rèn)識(shí)到大腦中一個(gè)叫做海馬體的區(qū)域在記憶的形成中起著不可或缺的作用。在海馬體中，有一組神經(jīng)細(xì)胞負(fù)責(zé)識(shí)別空間位置。當(dāng)您處于特定位置時(shí)，這種類型的位置細(xì)胞就會(huì)被激活，這一發(fā)現(xiàn)榮獲2014 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
在這項(xiàng)研究中，Carlos Lois教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種方法來測(cè)試小鼠的空間記憶，并研究當(dāng)小鼠學(xué)習(xí)和記住一個(gè)新地方時(shí)，海馬體中的神經(jīng)元如何編碼位置信息。
通訊作者Carlos Lois教授具有知名背景。曾師從研究海馬神經(jīng)元再生的Arturo Alvarez-Buylla教授和諾貝爾獎(jiǎng)得主David Baltimore教授（圖片來源：加州理工學(xué)院官網(wǎng)）
研究人員將小鼠放入一條筆直的隧道中。通道長(zhǎng)約1.5米，兩側(cè)為白色墻壁。沿著墻壁張貼了不同的符號(hào)來標(biāo)記不同的位置，例如最右側(cè)附近的加號(hào)和中心附近的斜線。通道的兩端有老鼠喜歡的糖水。
與此同時(shí)，研究人員在小鼠大腦中植入了一種特殊的顯微內(nèi)窺鏡，使它們能夠同時(shí)觀察大腦左右半球的海馬區(qū)，并記錄神經(jīng)元在探索通道時(shí)的活動(dòng)。
植入小鼠大腦的微型內(nèi)窺鏡可以對(duì)海馬神經(jīng)元進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的成像（圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]）
當(dāng)老鼠第一次被放入隧道時(shí)，他們只是漫無目的地閑逛，直到最后偶然發(fā)現(xiàn)了糖水。這時(shí)，當(dāng)老鼠注意到墻上的位置標(biāo)記時(shí)，單個(gè)神經(jīng)元被激活，它開始在新位置學(xué)習(xí)。
隨著進(jìn)入通道次數(shù)的增加，小鼠對(duì)這個(gè)地方越來越熟悉，并記住了糖水的位置。當(dāng)他們看到墻上的符號(hào)時(shí)，大腦中越來越多的神經(jīng)元同時(shí)被激活。老鼠根據(jù)不同的符號(hào)識(shí)別自己的位置。
接下來，研究人員阻止老鼠訪問隧道至少10 天，以觀察記憶如何隨著時(shí)間的推移而消失。
一段時(shí)間后，當(dāng)小鼠再次回到熟悉的通道時(shí)，它們及其神經(jīng)元會(huì)表現(xiàn)如何？結(jié)果表明，雖然單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)反應(yīng)發(fā)生了變化，但只要神經(jīng)元群作為一個(gè)整體仍然同步活動(dòng)，小鼠對(duì)通道的記憶仍然清晰。
研究圖：不同顏色代表不同地點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，同一個(gè)地方不斷暴露，越來越多的海馬神經(jīng)元編碼同一個(gè)位置，形成穩(wěn)定的記憶（圖片來源：加州理工學(xué)院）
換句話說，由于編碼記憶使用的是神經(jīng)元組而不是少數(shù)神經(jīng)元，因此即使最初形成記憶的某些神經(jīng)元停止活動(dòng)或受損，大腦也有能力回憶。
對(duì)此，第一作者沃爾特·岡薩雷斯博士打了一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的比喻：假設(shè)你有一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的故事要講。為了保存這個(gè)故事，你可以把它講給5個(gè)朋友，然后時(shí)不時(shí)地和他們聚在一起重述這個(gè)故事。如果有人忘記了某個(gè)細(xì)節(jié)，他們可以互相幫助補(bǔ)充。另外，每次重述故事時(shí)，您都可以帶上新朋友一起來幫助保存故事并增強(qiáng)記憶。同樣，你自己的神經(jīng)元會(huì)互相幫助編碼記憶，以便它們隨著時(shí)間的推移保持不變。
這些結(jié)果挑戰(zhàn)了過去對(duì)記憶存儲(chǔ)的理解。大家都知道，一個(gè)動(dòng)作練習(xí)得越多，以后就越有可能記住它。洛伊斯教授說：“現(xiàn)在我們認(rèn)為這可能是因?yàn)槟憔毩?xí)得越多，編碼運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)元就越多。關(guān)于記憶存儲(chǔ)的傳統(tǒng)理論認(rèn)為，為了使記憶更加穩(wěn)定，它需要各個(gè)神經(jīng)元之間有更強(qiáng)的連接。我們的結(jié)果表明，增加編碼相同記憶的神經(jīng)元數(shù)量可以使記憶保持更長(zhǎng)時(shí)間。
當(dāng)記憶無法保留時(shí)，即記憶喪失，是正常衰老過程中常見的現(xiàn)象，已成為許多老年人的生活障礙。由阿爾茨海默病等疾病引起的記憶喪失甚至?xí)斐筛咂茐男缘暮蠊?。有些患者甚至不記得親人的名字和回家的路。
這項(xiàng)研究的結(jié)果告訴大家，隨著年齡的增長(zhǎng)，記憶消失得越來越快，因?yàn)榫幋a記憶的神經(jīng)元越來越少。一旦其中一些失敗，相應(yīng)的記憶就會(huì)丟失。
不過，我們希望隨著對(duì)基本原理的了解，科學(xué)家有一天可能會(huì)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的對(duì)策，促進(jìn)更多的神經(jīng)元參與編碼記憶，從而有助于防止記憶喪失。
