记忆的新机制

袁越

2018年5月14日上线的美国神经科学学会附属电子刊物eNeuro刊登了一篇论文,得出结论说记忆是可以移植的。消息传开后引起了很多人的兴趣,因为此前只有科幻小说里才会有类似的情节,比如《黑客帝国》里的主人公曾经通过记忆移植软件让自己迅速掌握了开飞机的技能。

这篇论文的作者是美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的大卫·格兰兹曼(David Glanzman)教授,他和同事们训练一批海兔(一种海洋软体动物)学会了躲避电击,然后从训练过的海兔脑袋里提取出RNA,将其注射进另一批未经训练的海兔大脑之中,后者竟然立刻就学会了这项技能,似乎前者对于电击的恐怖记忆被移植给了后者。

这篇论文及其结论遭到了很多人的质疑,一部分反对者认为,海兔的神经系统太过简单,这个实验很难用在人类身上,没有价值;另一部分反对者认为,对电击的恐惧不能算是真正的神经记忆,很有可能只是一种简单的生理反应。

支持者则相信,这篇论文颠覆了现有的理论,将会给脑神经科学领域带来天翻地覆的变化。

众所周知,大脑是最难研究的人体器官,人脑的各种高级功能当中最棘手的难题就是记忆的储存方式。如果这个问题被解决了,不但可以攻克阿尔兹海默氏症等和记忆力丧失有关的不治之症,而且还有助于解答一个困扰了人类很多年的哲学问题,那就是人类的自我意识到底是怎么形成的。

早年间人们相信记忆可以分成一个个基本单元,分别储存在某个被称为“印痕”(Engram)的脑组织之内。可惜科学家们找了几十年都没有找到这个“印痕”,于是有人开始怀疑这个理论的正确性。

随着大脑扫描技术的出现,尤其是高精度的功能性核磁共振扫描技术(fMRI)出现后,科学家们逐渐意识到记忆并不是储存在某个微小的特定区域内,而是储存在若干神经元组成的神经微网络内。比如,当实验小鼠经过训练获得某种记忆后,小鼠大脑内的一大片区域都被激活了。

再后来,科学家们掌握了激活(或者抑制)单个神经元的方法,并利用这项技术把负责储存简单记忆的神经微网络精确地画了出来。有几家实验室甚至可以通过不同频段的光照来激活(或者抑制)特定的神经微网络,增强(或者消除)小鼠对某件事的记忆力。

这里所说的神经微网络指的是神经元之间的连接方式。一部分科学家认为,记忆的形成就是现有连接方式的加强,另一部分科学家则相信,记忆的形成源于新的连接方式的建立。虽然细节有争议,但大家都相信记忆是储存在神经元连接方式之中的。如果这个说法是正确的,那么记忆的移植和恢复就会变得格外困难,因为每个人大脑内的神经元都是不同的,连接方式自然也是不同的,不但无法通用,而且一旦丢失就再也恢复不了了。

格兰兹曼这篇论文的革命性就在这里。他证明记忆并不是储存于神经元之间的连接方式上,而是储存于遗传物质之中。他相信RNA通过某种特定方式改变了神经元细胞核之中的DNA,記忆其实是储存在DNA之中的。只有这样,记忆才可以在不同个体之间相互传递。

格兰兹曼属于少数派,他的这套理论并没有被主流科学家认可,但确实有越来越多的证据证明他的理论也许有一定的道理。比如耶路撒冷大学的几名科学家通过分析小鼠大脑内的基因表达,发现不同的记忆类型对应着不同的表达模式,他们甚至可以通过分析基因表达模式倒推出小鼠究竟记住了什么,是兴奋的感觉还是恐惧的回忆。

如果这一理论最终被证明是正确的,那么人类就真的有可能通过基因疗法来治疗失忆症,甚至定向消除某种不愉快的记忆。

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