记忆是消失还是藏起来了?最新研究解码大脑的遗忘机制

长久以来,科学家对记忆的探究都避开了“遗忘”的话题:人们认为“遗忘”就是记忆的消失,“防止遗忘”就是增强记忆的最好方法。

但随着近几年神经科学界对遗忘机制的研究,一片复杂的图景逐渐浮现:遗忘并非简单的“消除记忆”。“话在嘴边”现象就是一个例子:突然忘记的名字、生日、手机号,会在一段时间过后突然出现在我们的脑海里。

在1月21日发表于《自然》的一项研究中,来自美国佛罗里达州斯克里普斯研究所的3位神经科学家揭开了这一独特机制的面纱。

驱动遗忘的“快乐分子”

多巴胺被认为是大脑释放的“快分乐子”,它是一种常见的神经调质,能为大脑的不同区域传递复杂多样的全局信息。近年,多巴胺在遗忘中的角色渐渐浮现。在一系列实验中,研究人员不仅确认了多巴胺对内源性遗忘的重要性,还找到了负责促进遗忘的多巴胺神经元,甚至连负责执行遗忘功能的多巴胺受体都得到了确认。所有的这一切,都要多亏黑腹果蝇。

果蝇的大脑有约10万个神经元——这远比不上人类大脑的860亿个神经元,但果蝇大脑的复杂程度已足以让我们利用它来探究生物记忆和遗忘。在这10万个神经元构成的大脑内有一块名为“后外侧前脑1区”(简称PPL1)的区域,其中含有12个多巴胺神经元。这12个多巴胺神经元中,许多都向蘑菇体(果蝇的感官信息处理中心)发送信息,在蘑菇体各种神经元的树突棘(神经元接收信息的主要位置)上释放多巴胺,从而调控蘑菇体神经元的信号整合。

神经科学家早已根据蘑菇体各种神经元的基因表达和解剖位置,将蘑菇体划分为许多大区。其中,γ2α’1蘑菇体神经元接收来自PPL1多巴胺神经元的信息,并介导内源性(长期)遗忘。过去的研究支持了多巴胺介导遗忘的角色,这类有关内源性遗忘的研究,为本次研究提供了宝贵的基石。

阻断了提取但并不破坏记忆本身

在这一项研究中,斯克里普斯研究所的罗纳德·戴维斯与博士生约翰·萨班达尔和博士后研究员雅各布·贝里一起,顺着PPL1送往蘑菇体的信号,试图揭开瞬时遗忘的神秘机制。

戴维斯等人对果蝇进行了厌恶性嗅觉条件反射训练。将训练后的果蝇放入一个T字迷宫里,在交叉路口的两边分别放上“坏气味”(代表会受到电击的气味)和“中性气味”(未与电击建立连接的气味),观察它们往哪边走就好了。结果与预想中的一样:经过训练的果蝇更倾向于避开“坏气味”,往“中性气味”的方向走。

接下来,为了研究瞬时遗忘,戴维斯等人在果蝇选择“往左还是往右”前,短暂地对它们进行喷气、电击或蓝光刺激。实验结果毫不意外:果蝇在干扰刺激的影响之下晕头转向,完全不再回避“坏气味”。有趣的是,如果在干扰后一个小时再次测试果蝇,它们又能回忆起哪个是“坏气味”,并积极回避,选择另一条路。

研究人员通过直接刺激PPL1中的多巴胺神经元,成功抑制了果蝇的回忆,而如果抑制这些多巴胺神经元的输出,果蝇就不会在干扰下产生瞬时遗忘。其中,从PPL1到蘑菇体α2α’2部分的多巴胺神经元最为重要。这说明,在蘑菇体α2α’2神经元中,有一个“记忆存储器”,而多巴胺则充当“门控”的作用。

然而,在瞬时遗忘中,有一点非常重要:这种遗忘是短暂的,在数分钟到数小时后,回忆能力就会恢复。这说明瞬时遗忘(PPL1-α2α’2多巴胺神经元的活跃)并未磨灭记忆的存储,而只是简单地断开了回忆的“电路”。这也可以通过实验证实:在多巴胺神经元活跃的果蝇中,蘑菇体内的“记忆神经元”其实跟多巴胺神经元不活跃时一样活跃。也就是说,多巴胺神经元阻断了记忆的提取,但并不破坏记忆本身。

(据《环球科学》)

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