然而,多伦多大学及儿童医院神经科学家保罗·弗兰克兰(Paul Frankland)和同事在对老鼠开展的实验中发现,神经形成对记忆过程并非只有正面效果。
实验中,他们先是用一项任务训练老鼠以使其产生一段记忆。数小时后,他们又用药物刺激了老鼠体内的神经形成,以此来验证海马体中新神经元的出现是否会影响到已存记忆的稳定性。大约一个月后,弗兰克兰的团队检查这些用过药的老鼠时发现,它们对当时那个训练的记忆要比未用药刺激神经形成的老鼠差得多。
(linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0166223613000866)
弗兰克兰怀疑,新神经元形成后,要想从海马体取回此前的记忆就更加复杂了。如果这些新增神经元之间的连接与储存旧记忆的脑回路之间产生了重叠,那么前者就有可能破坏更为陈旧的那些记忆印迹,又或者使得新旧记忆之间的界限变得模糊,变得难以分辨。他把这个问题比喻成修理电子器件:“一旦你开始着手修理电子元件并且重新布线,”弗兰克兰说,“那么,储存在原电路中的一切信息都有可能被分解。”
“如果你能深入了解大脑的遗忘机制,也许就可以削弱这些不良记忆。”
——保罗·弗兰克兰,多伦多大学
图源:Neurofantastic
今年早些时候发表的一项后续工作中的一条证据支持了保罗的这个理论。该证据证明:海马体中神经形成的负面效果对那些近期形成的新记忆影响更加严重,而那些陈旧得多的记忆则似乎不会受到伤害。弗兰克兰的解释是,之所以陈旧记忆对这种效应不敏感,是因为大脑为了长期储存它认为重要的记忆,会逐渐把海马体中储存的那些记忆转移到大脑皮质区中。因此,相比数月前或者数年前的记忆来说,今时今日在海马体中新形成的神经元会对一周前的记忆造成更大的伤害。
(www.jneurosci.org/content/38/13/3190)
弗兰克兰还强调说,实际上,因神经形成产生的海马体记忆回路重排导致的遗忘过程,要比戴维斯和钟毅观察到的基于多巴胺和Rac1的本质性遗忘机制,进展缓慢得多:新出现的神经元需要几周时间才能产生彼此间的连接并进而导致遗忘过程的发生。
被忘记的那些记忆又怎么样了呢?
无论是哪种机制导致了遗忘的发生,这些被遗忘了的记忆又会如何呢?它们留下的所有蛛丝马迹都被清除得一干二净了吗?还是说,它们仍旧以某种形式存在于我们的大脑之中,只是我们无法解读了?
罗伯特·卡林-亚格曼(Robert Calin-Jageman)和伊琳娜·卡林-亚格曼( Irina Calin-Jageman)是一对夫妻档研究员,他们在伊利诺伊州里弗福里斯特市的多尼米加大学负责领导一间行为神经科学实验室。在过去的十年间,这对夫妇一直致力于研究海蛞蝓形成记忆的机制。最近,他们则把注意力转向了动物遗忘机制的神经生物学研究。在两人去年发表的工作中,就提出了一系列似乎可以应用到某些记忆方式中去并能解答上述问题的答案。
根据多米尼加大学罗伯特·卡林-亚格曼的说法,在海蛞蝓研究小组展开的实验中,即便在动物们遗忘了之前学到的东西之后,“先前敏化记忆的部分碎片”仍旧能够在脑海中保存下来。图源:Ryan Pagelow for Dominican University
在实验的第一阶段,卡林-亚格曼夫妇让海蛞蝓的一侧身体对电击“敏感化”。也就是说,他们教会海蛞蝓在自己受训练的身体那侧表现出更明显的反射性反应。此后,他们又让海蛞蝓休息一周多的时间,目的是使它们忘记此前已习得的反应。这样一来,海蛞蝓身体两侧对电击产生的反应就又重归对称了。
接着,研究人员又用另一轮温和的电击尝试唤醒海蛞蝓的这段记忆。在实施这段“提醒性”电击之后,第二天,他们发现,海蛞蝓此前“敏化”的那一侧身体再度表现出了相较未受训练一侧更活跃的反应。这种差异表明,原先那段记忆的碎片仍旧停留在这种动物的脑海里。“海蛞蝓的行为出现变化,是因为它们的神经系统已经通过编码记住了此前那段疼痛的经历,”罗伯特·卡林-亚格曼如是说。
“如果大脑不会遗忘,那我们就根本不会有记忆。”
——奥利弗·哈特,麦吉尔大学
“这表明,先前部分敏化记忆的碎片仍旧存在于受训这一侧的身体之中,”罗伯特说,这也就意味着“大脑中一定潜藏着什么东西”,它们保存了身体与记忆之间的联系。即便是在一周之后——在海蛞蝓仅有一年的生命周期中已经是颇长的一段时间了——它们的大脑也没有回到习得记忆之前的状态。“我们的实验结果证明,遗忘并不只是某种记忆的被动退化,”伊琳娜·卡林-亚格曼说,“所有记忆都不是逐渐、彻底地消失了。”
为了进一步究明究竟是什么东西在遗忘过程中幸存了下来,卡林·亚格曼夫妇和他们的同事一道观察了海蛞蝓大脑两侧的基因表达,重点则放在了之前研究中确认的与记忆存储有关的大约1200个基因。结果发现,哪怕海蛞蝓已经明显忘记了电击的事儿,其中还是有11个基因仍旧在它们的一侧大脑中表现活跃,但在另一侧却毫无变化。
为什么这11个基因仍旧如此活跃?它们又有什么功能?我们依旧不清楚这两个问题的答案。我们甚至无法确定这些基因的活跃性是否和那些被遗忘的记忆直接相关。研究人员还会进一步研究这些基因以查明真相。不过,令卡林-亚格曼夫妇感到兴奋的是:那些基因有可能真的和记忆有关——无论它们的作用是保存了某些记忆印迹的残留还是彻底清除了这些残留痕迹。
卡林-亚格曼实验室的海蛞蝓研究正在确认那些似乎有助于保留神经系统中被擦除记忆残存碎片的基因。图源:多米尼加大学
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