6月1日，《自然》雜志發(fā)表最新研究成果，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了記憶如何在大腦中形成和存儲(chǔ)的理論。研究人員用光在老鼠腦中創(chuàng)建并刪除恐懼的記憶?？茖W(xué)家們一直認(rèn)為，加強(qiáng)和削弱神經(jīng)元之間的連接是記憶的基礎(chǔ)。

“這是迄今為止最好的證據(jù)?！蔽磪⑴c這項(xiàng)最新研究的埃里克·坎德爾（Eric Kandel）說，他是紐約哥倫比亞大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家，因記憶的分子基礎(chǔ)方面的研究，曾獲2000年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

研究人員用光在老鼠腦中創(chuàng)建并刪除恐懼的記憶。

記憶是人們過去的經(jīng)歷在腦中的反映，也可以說是人腦對(duì)信息的編碼、存儲(chǔ)和提取過程。有的記憶轉(zhuǎn)瞬即逝，被稱為短時(shí)記憶，有的記憶可以持續(xù)幾分鐘、幾個(gè)月甚至幾十年，被稱為長時(shí)記憶。人腦對(duì)事件的重構(gòu)需要一些線索，有時(shí)候哪怕是微博上營銷賬號(hào)發(fā)布的一小段毫無信息量的煽情文字，也會(huì)成為我們記憶大爆炸的導(dǎo)火索，人物、時(shí)間、地點(diǎn)、事件這些故事必需的要素會(huì)瞬間爆發(fā)，迅速鋪陳開一卷完整生動(dòng)的畫面，不必像看錄像那樣一幀一幀地回放，我們甚至?xí)砼R其境，重新體驗(yàn)到當(dāng)時(shí)的感受和知覺。

腦中的雙角狀結(jié)構(gòu)——海馬體是實(shí)現(xiàn)這一切的關(guān)鍵所在。信息若要變成長時(shí)記憶存儲(chǔ)在腦中，必須要經(jīng)過被稱為“長時(shí)程增強(qiáng)”（LTP）的過程，“長時(shí)程增強(qiáng)”是發(fā)生在兩個(gè)神經(jīng)元信號(hào)傳輸中的一種持久的增強(qiáng)現(xiàn)象，能夠同步刺激兩個(gè)神經(jīng)元。由于記憶被認(rèn)為是由突觸強(qiáng)度的改變來編碼的（觀察者網(wǎng)注：突觸是一個(gè)神經(jīng)元的沖動(dòng)傳到另一個(gè)神經(jīng)元或傳到另一細(xì)胞間的相互接觸的結(jié)構(gòu)），LTP被普遍視為構(gòu)成學(xué)習(xí)與記憶基礎(chǔ)的主要分子機(jī)制之一。相關(guān)的腦細(xì)胞神經(jīng)元會(huì)在這個(gè)過程中理清關(guān)系建立聯(lián)系，而海馬體就是負(fù)責(zé)存儲(chǔ)不同信息之間的關(guān)聯(lián)的，或者更學(xué)術(shù)一點(diǎn)來說，就是掌管神經(jīng)元之間的聯(lián)系。

“長時(shí)程增強(qiáng)”是發(fā)生在兩個(gè)神經(jīng)元信號(hào)傳輸中的一種持久的增強(qiáng)現(xiàn)象

神經(jīng)科學(xué)家在過去四十年來探索“長時(shí)程增強(qiáng)”在記憶中的作用。他們發(fā)現(xiàn)基因突變或藥物可以阻斷“長時(shí)程增強(qiáng)”，損害老鼠的記憶。但沒有一項(xiàng)研究明確顯示“長時(shí)程增強(qiáng)”就是記憶的基礎(chǔ)。

加州大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家羅伯特·馬林洛（Roberto Malinow）的團(tuán)隊(duì)因此轉(zhuǎn)向使用光激活神經(jīng)元的技術(shù)。研究人員用能產(chǎn)生光敏蛋白（觀察者網(wǎng)注：光敏蛋白是一類在生命體內(nèi)能夠應(yīng)答光信號(hào)而產(chǎn)生生理學(xué)反應(yīng)的蛋白）的基因插入病毒，然后將病毒注射到老鼠的腦細(xì)胞中。一旦基因已被編譯成蛋白質(zhì)，通過將光纖植入老鼠的大腦，研究人員就能夠激活一個(gè)藍(lán)光脈沖。馬林洛的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，他們可以通過“光遺傳學(xué)”技術(shù)，也就是光控開啟或關(guān)閉動(dòng)物個(gè)別腦細(xì)胞的活動(dòng)，給老鼠創(chuàng)造恐懼的記憶。方法是直接傳射光到大腦特定區(qū)域的神經(jīng)元中，這個(gè)區(qū)域參與處理導(dǎo)致恐懼的聲音。

“我們可以產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)物之前從未經(jīng)歷過的事情的記憶?！瘪R林洛說。

為了證明“長時(shí)程增強(qiáng)”確實(shí)參與了記憶的形成，通過控制光激活或不激活存儲(chǔ)記憶的神經(jīng)元，研究人員抹去神經(jīng)元的聯(lián)系又重新增強(qiáng)聯(lián)系。觀察老鼠蜷縮與否的行為發(fā)現(xiàn)，光脈沖創(chuàng)造“長時(shí)程增強(qiáng)”或與之相反的“長時(shí)程抑制”（LTD）使老鼠產(chǎn)生恐懼記憶又消除記憶，馬林洛表示：“我們玩記憶像溜溜球一樣?！?/p>

坎德爾稱，比起過去的間接證據(jù)，這項(xiàng)研究是“顯著的進(jìn)步”。

科學(xué)家用老鼠做實(shí)驗(yàn)研究記憶并不是第一次了。

紐約大學(xué)的卡里姆·內(nèi)德曾用中等強(qiáng)度的電擊刺激大鼠，大鼠會(huì)產(chǎn)生恐懼蜷縮在籠子的一角，如果在每次電擊時(shí)同時(shí)給出一個(gè)特殊的噪聲刺激，大鼠便會(huì)將恐懼記憶和噪聲刺激關(guān)聯(lián)起來，以后再聽到這個(gè)噪聲時(shí)，就會(huì)勾起它遭受電擊時(shí)的恐懼記憶。當(dāng)內(nèi)德給大鼠注射一種可以阻斷新記憶形成的藥物后，再聽到噪聲時(shí)，它們卻絲毫沒有退縮的意思，這說明藥物有效地打斷了電刺激和噪聲刺激之間的關(guān)聯(lián)，讓大鼠忘記了恐懼。

加州斯克利普斯研究中心的馬克·梅福則用電擊和藥物成功操控小鼠的記憶。他將小鼠連續(xù)放入兩個(gè)不同的盒子里，第一個(gè)盒子是安全的，第二個(gè)盒子會(huì)產(chǎn)生電擊，通常情況下小鼠會(huì)對(duì)這兩個(gè)盒子產(chǎn)生不同的記憶。如果在將小鼠放入第二個(gè)盒子之前，給它注射一種叫做CNO1的藥物，加強(qiáng)小鼠對(duì)第一個(gè)盒子的記憶，并阻礙它產(chǎn)生對(duì)第二個(gè)盒子及恐懼感的清晰記憶，就會(huì)發(fā)現(xiàn)小鼠產(chǎn)生了一種混合記憶，記憶中的盒子夾雜了兩個(gè)盒子的特征，而這種地方其實(shí)是并不存在的。

去年，美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家也使用了“光遺傳學(xué)”技術(shù)。首先，研究人員將老鼠放在他們稱之為“紅房間”的一號(hào)室，之后讓老鼠在這個(gè)空間內(nèi)四處游蕩探索，讓它們建立對(duì)于該環(huán)境的基本認(rèn)知。過了一段時(shí)間，研究人員便對(duì)老鼠的腳掌進(jìn)行輕微電擊，向老鼠植入“‘紅房間’很危險(xiǎn)”的信息，并在記憶形成的同時(shí)通過植入老鼠大腦中的一根光纖向鼠腦傳遞藍(lán)色的閃光。第二天研究人員將之前接受電擊的老鼠放在另一個(gè)完全不同的房間（稱之為“黑房間”）并且讓他們沒有阻礙地自由探索。老鼠沒有表現(xiàn)出受到電擊時(shí)的恐懼，但是當(dāng)藍(lán)色閃光信號(hào)再次傳入大腦時(shí)老鼠們卻表現(xiàn)得如同受到了電擊一樣。

（觀察者網(wǎng)編譯自《自然》雜志網(wǎng)站等）