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许多人都很担心遗忘,其实遗忘是大脑的基本功能,遗忘是为了更好地记忆。或者说遗忘是学习的一部分。你的生活经验会发现,某些技能和知识虽然遗忘,但如果重新学习会更容易。所以不要担心遗忘。从这个角度考虑,记忆力太强,虽然是许多人希望的,可能只是一种功能不太正常的表现。
每天的记忆力衰退可能是学习过程中的一部分。神经科学家汤姆·瑞安和他的同事们在都柏林三一学院进行了一项新研究,探讨了我们每天都会经历的一种遗忘背后的基本生物学机制。
他们的研究发现,当我们无法回忆起一个旧电话号码或高中老师的名字时,这些记忆细节并不一定丢失。瑞安在接受《心理要点》编辑戴西·于哈斯的采访时解释说,遗忘可能是一种大脑用来支持学习的积极过程。他还讨论了痴呆症最终可能更多地反映的是失调的遗忘,而不是失去的记忆。
在这项研究中,老鼠被训练将物体与特定环境和房间联系起来。然后,研究人员让老鼠在给定的环境中检查两个物体:一个与该环境相关联,另一个则没有。通常,动物会检查不熟悉的对象,但如果它们忘记了与该环境的关联,那么这两个对象都会被视为新的,并且老鼠会对它们进行同样程度的探索。
此外,研究人员还研究了恐惧条件反射,其中动物在特定环境中接受轻微的电击(不会伤害它们),然后在相同的环境中表现出冻结行为,前提是它们记得这个条件刺激。如果老鼠在这种环境中表现出较少的冻结行为,那么它们就忘记了与该环境的关联。
这项研究表明,遗忘可能是大脑支持学习的一种积极过程,而不是一种缺陷或限制。虽然我们可能认为遗忘是一种麻烦,但它可能是大脑的特征而不是错误。越来越多的神经科学研究正在开始探究遗忘是适应性而非局限性的观点。
遗忘的原因有很多,其中一种可能是记忆随着时间的推移而逐渐消失。但是遗忘也可能由“逆行干扰”引起,即在时间上非常接近的两个事件中,一个事件的记忆会干扰另一个事件的记忆。
这是一个被广泛研究的现象,我们可以通过自己的实验来控制它,这也是为什么我们在小鼠实验中使用这种方法。例如,在给小鼠展示了上下文 A 中的物体后,我们将它们放在具有相同物体的上下文 B 中。这种第二次体验使它们更难记住来自上下文 A 的关联。
我们还监测了大脑中的记忆形成过程。具体来说,我们是如何做到的呢?
在学习信息之后,大脑会发生不同的变化,这种变化是由大脑结构中的物理或化学变化引起的。我们将在学习过程中发生并参与记忆的这些变化称为脑内印记(engram)。
在过去的十年中,能够在老鼠大脑中标记和操纵特定脑内印记的能力真正改变了记忆领域,从而扩展了遗忘领域。识别脑内印记的位置就像在大堆大堆的干草中寻找一根针一样困难。例如,人类大脑中有数十亿个神经元和数万亿个突触,而且时时刻刻都在发生变化。其中一些变化与记忆无关。
为了找到脑内印记,我们使用基因技术来劫持所谓的即时早期基因,这些基因只在特定神经元活跃时才表达自己。结果是我们可以以永久的方式遗传标记这些细胞。通过这样做,我们可以有效地标记出在给定时间窗口中活跃的细胞,比如当大脑形成记忆时。
通过将这些方法结合起来,我们可以看到小鼠学习和忘记关联的过程,并观察与记忆相关的大脑细胞。这揭示了什么?
我们能够证明,在逆行干扰的情况下,记忆可以在这种遗忘过程中幸存下来并重新表达。原始记忆中没有任何问题,尽管小鼠无法回忆起来。不仅存在脑内印记,而且它们还处于健康和功能状态。
除了标记脑内印记细胞外,我们还使用光敏感受体标记细胞,这些离子通道受到光线的刺激而被激活。这种组合使我们能够开启和关闭特定的记忆脑内印记。当我们这样做时,我们发现我们可以通过刺激这些脑内印记细胞来让小鼠回忆起遗忘的记忆。
我们还发现,如果在让小鼠处于可能干扰记忆形成的情境的同时,使用光敏感受体光学阻断脑内印记细胞,小鼠就不会忘记。换句话说,要让遗忘发生,就需要脑内印记细胞的活动。
这意味着我们的大脑在抑制记忆以帮助我们学习吗?
遗忘可能是由不同记忆之间的竞争引起的。因此,可以说遗忘是一种学习和决策的形式。动物的大脑创建一个竞争性的记忆印记,然后大脑必须决定在给定环境和时刻表达哪个记忆印记。
这与与创伤或痴呆症相关的记忆丧失研究如何相适应?
当我在麻省理工学院担任博士后研究员时,我和我的同事进行了一项将光遗传学和记忆印记相结合的研究。我们使用损害记忆巩固的药物以及作为早期阿尔茨海默氏病模型的基因改造小鼠来研究失忆症。在那里,我们也发现我们可以使用光遗传学刺激遗忘的记忆印记,并且这些记忆会被回忆起来。
从那以后,其他研究小组在阿尔茨海默氏病模型、与年龄相关的记忆丧失、与压力相关的记忆丧失和睡眠剥夺引起的失忆症模型中也发现了同样的事情。在每种情况下,记忆印记都会存在,但只有通过光遗传学激活才能检索到记忆。
在我实验室最近在都柏林进行的研究中使用了第一次对自然遗忘进行记忆印记操作的研究。此外,我们还发现例如短暂的提醒训练课程可以帮助动物重新访问相同的记忆印记细胞。
在阿尔茨海默氏症小鼠模型中无法做到这一点。如果你用相同行为重新训练这些小鼠,它们可以学会,但会为它形成一个新的记忆印记。
你的新研究可以告诉我们如何看待痴呆症吗?
尽管我们的研究没有涉及患有阿尔茨海默氏症或任何疾病模型的人,但它可能会打开一些有趣的门。像阿尔茨海默氏症这样的疾病中可能发生的情况是,自然遗忘过程包括逆行干扰可能被错误地激活。因此,记忆印记存在,但没有得到正确的表达。
换句话说,与其说疾病导致记忆丧失,是因为某种方式退化了记忆印记,不如说它可能触发了一个非常自然的遗忘过程,但是由于适应不良的原因。如果是这样,一些记忆丧失甚至可能是可逆的,因为记忆印记是完整的。这将是看待病理性记忆丧失的非常不同的方式,我们希望在未来能够进行测试。
原文
Forgotten Memories May Remain Intact in the Brain - Scientific American
作者
Daisy Yuhas edits the Scientific American column Mind Matters. She is a freelance science journalist and editor based in Austin, Tex. Follow Yuhas on Twitter @DaisyYuhas Credit: Nick Higgins
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