科学家用光在老鼠脑中创建并删除恐惧的记忆 证实记忆形成和存储原理

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6月1日，《自然》杂志发表最新研究成果，用实验证实了记忆如何在大脑中形成和存储的理论。研究人员用光在老鼠脑中创建并删除恐惧的记忆。科学家们一直认为，加强和削弱神经元之间的连接是记忆的基础。

“这是迄今为止最好的证据。”未参与这项最新研究的埃里克•坎德尔（Eric Kandel）说，他是纽约哥伦比亚大学的神经学家，因记忆的分子基础方面的研究，曾获2000年诺贝尔生理学或医学奖。

研究人员用光在老鼠脑中创建并删除恐惧的记忆。

记忆是人们过去的经历在脑中的反映，也可以说是人脑对信息的编码、存储和提取过程。有的记忆转瞬即逝，被称为短时记忆，有的记忆可以持续几分钟、几个月甚至几十年，被称为长时记忆。人脑对事件的重构需要一些线索，有时候哪怕是微博上营销账号发布的一小段毫无信息量的煽情文字，也会成为我们记忆大爆炸的导火索，人物、时间、地点、事件这些故事必需的要素会瞬间爆发，迅速铺陈开一卷完整生动的画面，不必像看录像那样一帧一帧地回放，我们甚至会身临其境，重新体验到当时的感受和知觉。

脑中的双角状结构——海马体是实现这一切的关键所在。信息若要变成长时记忆存储在脑中，必须要经过被称为“长时程增强”（LTP）的过程，“长时程增强”是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象，能够同步刺激两个神经元。由于记忆被认为是由突触强度的改变来编码的（观察者网注：突触是一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构），LTP被普遍视为构成学习与记忆基础的主要分子机制之一。相关的脑细胞神经元会在这个过程中理清关系建立联系，而海马体就是负责存储不同信息之间的关联的，或者更学术一点来说，就是掌管神经元之间的联系。

“长时程增强”是发生在两个神经元信号传输中的一种持久的增强现象

神经科学家在过去四十年来探索“长时程增强”在记忆中的作用。他们发现基因突变或药物可以阻断“长时程增强”，损害老鼠的记忆。但没有一项研究明确显示“长时程增强”就是记忆的基础。

加州大学的神经学家罗伯特•马林洛（Roberto Malinow）的团队因此转向使用光激活神经元的技术。研究人员用能产生光敏蛋白（注：光敏蛋白是一类在生命体内能够应答光信号而产生生理学反应的蛋白）的基因插入病毒，然后将病毒注射到老鼠的脑细胞中。一旦基因已被编译成蛋白质，通过将光纤植入老鼠的大脑，研究人员就能够激活一个蓝光脉冲。马林洛的团队发现，他们可以通过“光遗传学”技术，也就是光控开启或关闭动物个别脑细胞的活动，给老鼠创造恐惧的记忆。方法是直接传射光到大脑特定区域的神经元中，这个区域参与处理导致恐惧的声音。

“我们可以产生一个动物之前从未经历过的事情的记忆。”马林洛说。

为了证明“长时程增强”确实参与了记忆的形成，通过控制光激活或不激活存储记忆的神经元，研究人员抹去神经元的联系又重新增强联系。观察老鼠蜷缩与否的行为发现，光脉冲创造“长时程增强”或与之相反的“长时程抑制”（LTD）使老鼠产生恐惧记忆又消除记忆，马林洛表示：“我们玩记忆像溜溜球一样。”

坎德尔称，比起过去的间接证据，这项研究是“显著的进步”。

科学家用老鼠做实验研究记忆并不是第一次了。

纽约大学的卡里姆•内德曾用中等强度的电击刺激大鼠，大鼠会产生恐惧蜷缩在笼子的一角，如果在每次电击时同时给出一个特殊的噪声刺激，大鼠便会将恐惧记忆和噪声刺激关联起来，以后再听到这个噪声时，就会勾起它遭受电击时的恐惧记忆。当内德给大鼠注射一种可以阻断新记忆形成的药物后，再听到噪声时，它们却丝毫没有退缩的意思，这说明药物有效地打断了电刺激和噪声刺激之间的关联，让大鼠忘记了恐惧。

加州斯克利普斯研究中心的马克•梅福则用电击和药物成功操控小鼠的记忆。他将小鼠连续放入两个不同的盒子里，第一个盒子是安全的，第二个盒子会产生电击，通常情况下小鼠会对这两个盒子产生不同的记忆。如果在将小鼠放入第二个盒子之前，给它注射一种叫做CNO1的药物，加强小鼠对第一个盒子的记忆，并阻碍它产生对第二个盒子及恐惧感的清晰记忆，就会发现小鼠产生了一种混合记忆，记忆中的盒子夹杂了两个盒子的特征，而这种地方其实是并不存在的。

去年，美国麻省理工学院的科学家也使用了“光遗传学”技术。首先，研究人员将老鼠放在他们称之为“红房间”的一号室，之后让老鼠在这个空间内四处游荡探索，让它们建立对于该环境的基本认知。过了一段时间，研究人员便对老鼠的脚掌进行轻微电击，向老鼠植入“‘红房间’很危险”的信息，并在记忆形成的同时通过植入老鼠大脑中的一根光纤向鼠脑传递蓝色的闪光。第二天研究人员将之前接受电击的老鼠放在另一个完全不同的房间（称之为“黑房间”）并且让他们没有阻碍地自由探索。老鼠没有表现出受到电击时的恐惧，但是当蓝色闪光信号再次传入大脑时老鼠们却表现得如同受到了电击一样。（观察者）