長期記憶和短期記憶竟在同時形成

半個多世紀以來，神經學家都認為長期記憶只是被塵封的零散短期記憶。2017年4月7日發表於Science的最新研究表明，這種想法可能大錯特錯：長期記憶和短期記憶其實是同時形成的，只是前者一直保持沉寂而已。

撰文 MIKE MCRAE

翻譯 夏燁

校對 張士超

這項由麻省理工大學開展的記憶鞏固研究中，老鼠被迫在人按下開關時對特定經歷做出反應，該研究讓此前關於標記和激活特定「記憶細胞」的研究進入了更深層次。

你如果看過2000年的心理驚悚片《記憶碎片》（Memento），應該對短期記憶喪失並不陌生，雖然這部電影是虛構的，但蓋·皮爾斯（Guy Pierce）飾演的男主角卻有一個大致的原型——亨利·莫萊森（Henry Molaison）。

1953年，27歲的莫萊森接受了腦部手術，以圖治癒折磨他大半生的癲癇。儘管手術成功，他卻無法再記住約半分鐘之前發生的事情。莫萊森手術之前的記憶完好無損，他也還能學習新的操作流程和廣義概念，只是無法以意識圖像和故事的形式回憶起發生過的事情。

這對莫萊森來說是個悲劇，但神經病學家從他的手術創傷中了解到，雖然長期記憶實際儲存在大腦表層名為新皮層的部位，其形成卻與海馬體有關。這種記憶轉移的現象讓研究人員相信，短期記憶是先形成並儲存於海馬體中，再整體轉化為長期記憶的。

隨後，人們於20世紀六十年代提出了人類記憶的另一種模型：多痕迹理論。該理論基於對人類的觀察——人們能想起事情發生時的感覺，卻記不住細節。這表明海馬體內保留著過去事情的痕迹，新皮層中存有長期記憶中的大體熟悉感。

並不是所有人的特定記憶都儲存在相同的局部細胞中，因此記憶研究相當困難，大多只能依賴於偶然出現的中風患者以及身體或心理受損的人。所以到目前為止，能夠有力支持一種理論並駁倒另一種理論的證據遲遲沒有出現。

2012年，麻省理工大學的研究人員找到了一種方法，可以標記名為記憶痕迹的神經元。記憶痕迹與特定記憶有關，這讓研究人員得以追蹤與事件記憶相關的迴路。更激動人心的是，研究人員發現他們能用光纖引導光來刺激這些細胞，控制這些細胞的開關，讓它們立即記住一件令人焦慮的事情。

利用這些工具，研究人員已經發現，長期記憶和短期記憶是同時形成的，只是長期記憶一旦成型就會陷入沉寂。研究者北村隆（Takashi Kitamura）表示：「這和鞏固記憶的標準理論相反，標準理論認為記憶會逐漸轉移，但實際上記憶就在其生成的地方。」

為了研究老鼠記憶的形成方式，研究小組標記了海馬體、前額皮質和與恐懼反應有關的基底外側杏仁核中的記憶細胞。老鼠受到了溫和電擊，作為令其恐懼的事件。僅一天之後，研究人員就在老鼠的海馬體和前額皮質中發現了正在形成的記憶網路。顯而易見，打開海馬體和前額皮質的「開關」都能迫使老鼠記住所受的折磨，但只有海馬體細胞在正常回憶時會被激活。

兩周之後，情況反轉了。雖然海馬體細胞在受到光脈衝刺激時還能被迫工作，但老鼠卻不再用這些細胞進行回憶了，它們只激活前額皮質的「長期記憶」。研究者馬克·莫瑞森（Mark Morrissey）表示：「長期記憶和短期記憶雖然同時形成，但在此之後就各走各路了。前額皮質變強，海馬體變弱。」

需要進行更多長期研究確定但是海馬體是否會在一段時間後徹底失去全部記憶痕迹？這還有待更多長期研究確定，研究人員也需要更高明的技術對記憶痕迹進行更長期的追蹤。

長期記憶細胞怎樣「成熟」現在也是個問題，儘管切斷海馬體與大腦的聯繫會阻止新的長期記憶形成，但確切機制尚不明確。

或許有方法能讓我們快速強化所需記憶，同時抹去痛苦記憶，光是想像一下就令人激動。但在那之前，把名字、地址和號碼紋在身上或許是唯一能百分百確保自己不會忘記的方法。

該研究發表於《科學》雜誌。

論文基本信息

【題目】Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory

【作者】Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa

【刊期】Science

【日期】Apr. 07. 2017

【DOI】10.1126/science.aam6808

【摘要】Episodic memories initially require rapid synaptic plasticity within the hippocampus for their formation and are gradually consolidated in neocortical networks for permanent storage. However, the engrams and circuits that support neocortical memory consolidation have thus far been unknown. We found that neocortical prefrontal memory engram cells, which are critical for remote contextual fear memory, were rapidly generated during initial learning through inputs from both the hippocampal–entorhinal cortex network and the basolateral amygdala. After their generation, the prefrontal engram cells, with support from hippocampal memory engram cells, became functionally mature with time. Whereas hippocampal engram cells gradually became silent with time, engram cells in the basolateral amygdala, which were necessary for fear memory, were maintained. Our data provide new insights into the functional reorganization of engrams and circuits underlying systems consolidation of memory.

【鏈接】http://science.sciencemag.org/content/356/6333/73

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