記憶是大腦最重要的功能之一,也是人類研究最多的腦功能之一,記憶隨時在發(fā)生,而遺忘如影隨形,記憶與遺忘就像是一個硬幣的兩個面,不可分割,長期以來,科研人員對人腦記憶的產(chǎn)生、儲存、調(diào)取始終表現(xiàn)出濃厚的興趣,研究也比較深入,但對于遺忘這一現(xiàn)象關(guān)注的就不是很多,就算是討論記憶丟失的原因,也多是從記憶存儲和調(diào)取過程中出現(xiàn)問題這個角度來考慮。
遺忘被“遺忘”了。不過,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員谷巖倒是對這個問題很好奇,他開玩笑說:“我自己記性差,所以對遺忘方面的研究很感興趣。”
如何算出記憶保留了多少?課題組在小鼠記憶遺忘實(shí)驗(yàn)中用的是經(jīng)典的條件恐懼記憶行為學(xué)模型。科研人員通過在一個場景中給小鼠施加電擊刺激,使其建立對這個環(huán)境的記憶,在35天后,讓受過電擊的小鼠再次重返這一場景中,看小鼠是否會回想起電擊的痛苦進(jìn)而表現(xiàn)出害怕。
“這個行為學(xué)范式本來是用來檢測恐懼行為的記憶的,但換一個角度看就是遺忘。”谷巖介紹,正常的小鼠對于環(huán)境總是充滿好奇四處活動,但是如果留有恐懼記憶,它就會因?yàn)楹ε露谀抢锊粍樱磃reezing狀態(tài)),“我們就通過計(jì)算單位時間內(nèi)小鼠處于靜止不動的時間,來衡量小鼠記憶保留的情況。”
海馬體位于大腦丘腦和內(nèi)側(cè)顳葉之間,是負(fù)責(zé)記憶的編碼和存儲的一個重要腦區(qū),在這里,記憶信息被編碼于一些神經(jīng)元中,稱之為記憶印跡細(xì)胞,隨著科學(xué)的發(fā)展,科研人員發(fā)現(xiàn)印跡細(xì)胞的重新激活是記憶提取的“發(fā)動機(jī)”,印跡細(xì)胞間的突觸聯(lián)系是儲存記憶的“倉庫”。
海馬腦區(qū)中記憶是如何隨著時間而消退的呢?這個問題在科學(xué)界一直沒有得到充分的研究。經(jīng)過3年多的努力,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院谷巖研究員課題組和王朗副研究員課題組首次發(fā)現(xiàn),用于免疫的小膠質(zhì)細(xì)胞通過清除突觸而引起記憶遺忘,并且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體信號通路參與了小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的遺忘,并且依賴于記憶印跡細(xì)胞的活動。
研究人員發(fā)現(xiàn),記憶在印跡細(xì)胞組成的這條“公路”上激活傳遞,這其中記憶印跡細(xì)胞之間的突觸不僅是公路間相聯(lián)系的“橋梁”,而且也是儲存記憶的“倉庫”。小膠質(zhì)細(xì)胞就像是“拆遷隊(duì)”,把“橋梁”給拆掉了,儲存在其中的記憶信息也就無法繼續(xù)傳遞下去,最終導(dǎo)致了記憶遺忘。
那么具體是什么分子機(jī)制讓本來是大腦“防衛(wèi)兵”的小膠質(zhì)細(xì)胞“兼職”成為了“拆遷隊(duì)”了呢?研究人員通過高分辨率顯微鏡發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體分子C1q不僅與印跡細(xì)胞的一些樹突棘共定位,還與PSD95一起存在于小膠質(zhì)細(xì)胞溶酶體中,這提示補(bǔ)體信號通路可能介導(dǎo)了小膠質(zhì)細(xì)胞對記憶印跡細(xì)胞突觸的清除。
研究人員通過對比,發(fā)現(xiàn)在印跡細(xì)胞中阻斷補(bǔ)體信號通路可以十分有效地抑制記憶的遺忘和印跡細(xì)胞激活率的下降。而C1q-補(bǔ)體信號通路就像是獵人的小狗,尋找并在記憶印跡細(xì)胞的一些突觸做上標(biāo)記,這樣小膠質(zhì)細(xì)胞就像有了導(dǎo)航圖一般,可以瞄準(zhǔn)目標(biāo)展開攻擊,一吃一個準(zhǔn)。
生活中的一個常識,學(xué)習(xí)了一個新知識,假如總是復(fù)習(xí),就不容易遺忘,而不去復(fù)習(xí)的話很快就會忘記,研究人員通過實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。課題組特異性地在記憶痕跡細(xì)胞中導(dǎo)入了藥理遺傳學(xué)受體,通過注射藥物CNO后,可以選擇性抑制記憶印跡細(xì)胞的活動,讓它們沒有那么興奮,這個時候研究人員發(fā)現(xiàn),記憶的遺忘被加速了,就像不復(fù)習(xí)就容易遺忘,而這種加速的遺忘也可以被清除小膠質(zhì)細(xì)胞或者阻斷補(bǔ)體通路所抑制。
從另一個角度來看,
復(fù)習(xí)就是讓記憶印跡細(xì)胞和相應(yīng)的突觸聯(lián)系更加活躍,好像把突觸這座橋梁用鋼筋混凝土加固了一樣,而如果不復(fù)習(xí),“橋”就會年久失修,就會被小膠質(zhì)細(xì)胞這個“拆遷隊(duì)”識別并拆除。
海馬的齒狀回可以不斷產(chǎn)生新生的神經(jīng)元,稱之為神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)。根據(jù)此前《科學(xué)》雜志報道,齒狀回中持續(xù)產(chǎn)生的新生神經(jīng)元的整合會導(dǎo)致海馬神經(jīng)環(huán)路中大量突觸的重組與替換,從而導(dǎo)致先前建立的記憶被遺忘,尤其是在嬰兒期。為了找出小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的遺忘和神經(jīng)發(fā)生介導(dǎo)的遺忘之間的關(guān)系,研究人員同時操縱了海馬神經(jīng)發(fā)生和小膠質(zhì)細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的突觸清除既參與了神經(jīng)發(fā)生引起的遺忘,也參與了和神經(jīng)發(fā)生無關(guān)的遺忘。因此,小膠質(zhì)細(xì)胞的突觸吞噬作用可能是在沒有神經(jīng)發(fā)生的大腦區(qū)域,或缺乏神經(jīng)發(fā)生的哺乳動物大腦中介導(dǎo)遺忘的一種更為普遍的機(jī)制。
谷巖表示,隨著研究的深入,未來可能對疾病導(dǎo)致的記憶損傷和記憶丟失有更清楚的理解。從長遠(yuǎn)來看,這項(xiàng)工作也為研究
長期記憶的鞏固和不良記憶的消除提供了前瞻性的基礎(chǔ)鋪墊。
來源:《中國教育報》