《自然》：研究揭秘記憶的存在

日期：2012-04-06 08:26:10

歡喜或恐懼，我們人生的經歷總是或多或少在大腦中留下一些記憶的痕跡。當我們回想往事，或能聯想起發生的時間、地點和經歷的所有情感。神經學家將這些稱之為記憶的印記。然而這些記憶的印記僅是一種概念上的存在，還是確實存在于大腦中的神經元有形網絡？

在一項最新的研究中，來自麻省理工學院的科學家們利用光遺傳學技術（optogenetics）證實記憶確實存在于一些非常特殊的大腦細胞中，僅需要激活一小部分的大腦細胞就可以回想起完整的記憶。這一研究發現發表在3月22日的《自然》（Nature）雜志上。

領導這一研究的是麻省理工學院生物學和神經科學教授Susumu Tonegawa（利根川進），這位日本籍教授1939年生于日本的名古屋。京都大學理學院化學系畢業后進入該大學病毒研究所進修。后來去美國加利福尼亞大學留學，獲博士學位。曾先后在索克爾研究所和巴塞爾免疫學研究所任職。1981年起任麻省理工學院大學教授。1987年因從基因角度闡明了抗體多樣性的遺傳學原理而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

“我們證實基于高水平認知的行為，例如特殊記憶的表達可通過在哺乳動物中高度特異性地激活一小群特異的大腦細胞亞群而產生，在這里我們借助的是光。這是一個嚴格設計的測試來驗證加拿大外科醫生Wilder Penfield在20世紀初偶然獲得的一次發現。”

在那次著名的外科手術中，Penfield采用了切除部分大腦的方法來治療癲癇患者。為了確定他破壞的只是有問題的神經元，Penfield利用微小電震動器刺激了患者的大腦，這些局部麻醉的患者被要求報告他們所經歷的事情。值得注意的是，Penfield發現當刺激海馬區的少數神經元時，一些患者生動地回憶起了整個復雜的事件。

隨后科學家們一直在繼續探索這一現象，然而直到現在也從沒人證實過直接激活海馬可以回想起記憶。

在這篇文章中，研究人員利用光遺傳學技術仔細檢查了遺傳工程小鼠的大腦。研究人員首先發現了小鼠在了解一個新環境時大腦中處于活躍狀態的細胞，隨后他們在這些細胞中確定了受到激活的基因。然后他們構建出轉基因小鼠，人為地將他們發現的激活基因與光激活蛋白channelrhodopsin-2 (ChR2)連接到一起。

接下來，研究人員將小鼠放置到一個新環境中。在小鼠進行數分鐘的探險后，它們接受到了一種輕微的電擊，使它們對電擊發生的特殊環境產生恐懼。他們給在這種恐懼的情況下激活的大腦細胞帶上了光激活蛋白ChR2的標記。

最后，研究人員將小鼠放置到了另一個完全不同的環境，當接觸到光觸發脈沖時，參與恐怖記憶的神經元被開啟，小鼠迅速進入到一種防御狀態，蜷縮不動。

研究人員說這些結果表明記憶確實存在于非常特殊的腦細胞中，更重要的是，借助物理方法例如光來重激活這些細胞就可以召回完整的記憶。這些發現對于開展神經變性疾病和精神障礙疾病的研究具有重要的意義。