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為什么我們能記住多年未見的童年最好朋友的名字，但卻很容易忘記剛剛認識的那個人叫什么？為什么我們對于小時候吃過的美味記憶猶新，而無法記住我們前不久剛剛吃過什么？為什么我們對于小時候居住的街道歷歷在目，而如今卻必須依靠導航才能找到回家的路？綜上所述，為什么一些記憶在我們的腦海里幾十年內(nèi)保持穩(wěn)定，而另一些記憶在幾分鐘內(nèi)就會消失？神經(jīng)元到底是如何編碼長期記憶？
利用小鼠模型，加州理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)，強大穩(wěn)定的記憶是由一個“團隊“的神經(jīng)元的共同編碼，所有神經(jīng)元都同步放電，提供足夠的冗余度，從而使這些記憶能夠持續(xù)存在。該研究有助于了解大腦組織損傷后記憶可能受到的影響，例如中風或阿爾茨海默病。這項研究是在加州理工大學生物學研究教授Carlos Lois的實驗室完成的，他同時還是加州理工學院陳天橋神經(jīng)科學研究所的主要成員。該研究成果于8月23日發(fā)表在《 科學 （Science）》雜志上。
記憶對人類的任何行為都是至關(guān)重要的，對記憶的任何損傷都會嚴重影響我們的日常生活。作為正常衰老的一部分，記憶喪失是影響老年人正常生活的重大障礙。此外，由疾病引起的記憶喪失，具有更強大的破壞性，尤其是我們最熟悉的阿爾茨海默氏癥，可以影響人們最基本的日常生活，包括認得親屬或找到回家的路。但是長期記憶到底是如何形成、如何從短期記憶轉(zhuǎn)化而來，而記憶又是如何消退的？它的神經(jīng)生物學基礎(chǔ)到底是什么？一直以來都是神經(jīng)科學和認知科學的焦點。在博士后研究員Walter Gonzalez的帶領(lǐng)下該團隊開展了一項新的測試，以研究小鼠認識并記住一個新的地方的神經(jīng)活動。在測試中，將小鼠置于5英尺長的白色圍墻中。沿墻壁標記不同位置符號。例如，粗加號出現(xiàn)在最右端而斜的三角形則靠近中心。將糖水放置在軌道的任一端。當小鼠開始探索環(huán)境的同時，研究人員測量了小鼠海馬已知編碼位置中特定神經(jīng)元的活動，而我們早已經(jīng)熟知大腦海馬是形成新記憶的重要大腦區(qū)域。
當小鼠最初被放置在軌道上時，它不確定該做什么并且左右徘徊，直到它找到糖水。在這種情況下，當小鼠注意到墻上的符號時大腦的單個神經(jīng)元被激活。當多次通過軌道后，小鼠開始熟悉并記住了糖水的位置。隨著小鼠越來越熟悉，當看到墻上的符號后，同步激活的神經(jīng)元越來越多。事實上小鼠正在識別每個獨特符號和具體位置。為了研究記憶是如何逐漸消失，研究人員隨后將小鼠從軌道中取出，在20天休息之后讓小鼠返回賽道，已經(jīng)由較多神經(jīng)元編碼形成了強大記憶的小鼠很快就記住并完成了這項任務(wù)。盡管神經(jīng)元表現(xiàn)出不同的活躍程度，但由于有成組的神經(jīng)元活動，小鼠對該軌道的記憶仍然是清晰的。換句話說，使用成組神經(jīng)元參與可以使大腦具有足夠的冗余度，即使一些原來的神經(jīng)元不活躍甚至受損也仍能回憶起記憶。Gonzalez教授解釋說：“想象一下，你有一個漫長而復(fù)雜的故事。為了記住這個故事，你可以告訴你的五個朋友，當下次和他們聚在一起重新講述這個故事的時候，可以互相幫助并補充每個人忘記的部分。此外，每次重新講述這個故事的時候，你都可以帶新朋友來學習，從而更好的保存它并加強群體的記憶。以類似的方式我們的神經(jīng)元也互相幫助編碼將記憶持續(xù)保存。”
這項研究同時表明，隨著年齡的增長，記憶可能會加速消退，因為參與記憶形成的神經(jīng)元會越來越少，無論是由于自然衰老，還是由于如阿爾茨海默這類疾病導致。這時如果參與記憶編碼的神經(jīng)元中的任何一個衰亡，記憶就會丟失。而且如果有一天研究出可以促進更多神經(jīng)元聚集并編碼相同記憶的治療方法，就可以幫助防止記憶喪失。“人們一直以來都知道，你練習的越多以后記住的機會就越大，”Lois教授說?！拔覀儸F(xiàn)在認為這很可能是因為你練習的越多，編碼記憶的神經(jīng)元數(shù)量就越多。關(guān)于記憶存儲的傳統(tǒng)理論假設(shè)認為，使記憶更穩(wěn)定需要加強個體神經(jīng)元之間的連接。而我們的研究結(jié)果表明，增加編碼相同記憶的神經(jīng)元數(shù)量可以使記憶持續(xù)更長時間?！?/span>
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