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科学家发现形成记忆的关键大脑物质

2009-04-12
形成记忆的关键大脑物质
科学家发现形成记忆的关键大脑物质,记忆药帮你“擦掉”痛苦
2009.04.12 新闻晚报王兴栋 国际周刊专稿
老鼠大脑中的记忆区域大脑中的蛋白激酶PKMzeta 大脑中的神经细胞

人的记忆到底是如何形成的?这个问题科学家至今还没有完全弄清楚,从古到今很多文人、思想家都有自己的想象和解释,比如柏拉图就认为记忆是体验活动在大脑中留下的痕迹。美国纽约州立大学的科学家近来在此领域取得了一些进展,他们通过在老鼠身上进行试验后发现大脑中的蛋白激酶PKMzeta是形成记忆的关键物质,这种物质负责强化和保持大脑神经元间的信息传递和处理,从而实现大脑的长期记忆。而如果注入某种药物对其进行抑制则会消除记忆,由于大脑中的不同区域负责不同内容的记忆,因此从理论上讲精确注入药物可以实现对记忆的编辑。

往老鼠大脑中注射ZIP药物消除记忆的图示,右下图为芬顿博士和他进行试验的老鼠

记忆到底是如何形成的?

纽约州立大学的神经学家托德·萨克托博士试图回答一个现代社会开始以来很多思想家都无法回答的问题:人的记忆到底是如何形成的。记忆是一种很奇特的现象,大脑中的一些细胞结合在一起能够认知并储存包括诗歌、情绪反应、自己钟爱酒吧的地点以及遥远儿童时代的景象在内的任何东西,这其中的原理是什么?自古希腊以来,很多思想家都考虑过这个问题,比如柏拉图就认为记忆是各种体验活动在大脑中留下的痕迹,一直到近现代社会仍然有不少人相信这种观点,但却没有真正搞清楚。

这些痕迹又到底是什么?对于这个问题的答案,以前的研究认为脑细胞被人们的各种体验活动以记忆信号的形式所激发,就像一群人一起去见证一件振奋人心的事情一样,每个细胞在一个大的网络下,有的是增加细节方面的内容,有的则是增加声音以及味道方面的内容,这样整个大脑在保留记忆的时候是通过细胞之间的联络线变得更粗或者更有效率而实现的。

但现在的问题是如何来激发?萨克托发现了这种物质:PKMzeta,这是一种蛋白激酶,负责强化和保持大脑神经元间的信息传递和处理,从而实现大脑的长期记忆。萨克托进行的很多试验都发现这种物质在大脑细胞被激发时会突然变得活跃,“在这之后,我们开始将注意力集中在PKMzeta身上,看它对于记忆力的形成是如何重要。 ”

往大脑中注射药物可消除记忆

萨克托于是和同在纽约州立大学工作的同事安德雷·芬顿博士合作,后者主要研究老鼠的记忆。芬顿已经设计出一种比较聪明的办法来教老鼠记住事物的位置,他让老鼠在一个小的房间里来回走动以避免电击,一旦老鼠学会这一点之后就不会忘掉。过了一天甚至是一个月之后,你再将老鼠放入房间里,它还记得如何来避免被电击。

但当研究人员把一种叫作ZIP的药物直接注入老鼠的大脑中时,它很快就会回归原状,因为ZIP会抑制PKMzeta的活动,“当我们第一次看到这种情况发生的时候,我们就忍不住叫起来,我们成功了。 ”芬顿说,“但我们需要更多。 ”

芬顿博士的实验室以各种不同的方式重复着上面的实验,很多研究神经科学的专家也多次重复这样的实验,以色列魏茨曼科学院的研究人员则发现只需一剂ZIP就能让老鼠忘掉对某种味道长期积累起来的厌恶感。

精确注射可以对记忆进行编辑

萨克托的研究表明记忆可以通过药物来消除,虽然目前的试验主要还是在老鼠身上进行,但实际上老鼠和人在记忆的形成方面是同质的。想象一下,往大脑中注射一种药物,然后你就能忘掉一些东西,这到底会是个什么状况?或许你的大脑中将不会有痛苦的回忆,曾经的伤痛也不会存在,触景生情式的悲伤也没有了,甚至是一些坏习惯也会消失。

另外,由于大脑中的不同区域储存着不同内容的记忆,比如与情绪有关的记忆,空间知识以及运动技能等分布在不同的位置。那么从理论上讲人们可以通过精确注射来消除某种回忆,对于一些美好的回忆则不必消除,这样的话对记忆进行编辑将会成为现实。萨克托的研究打开了人类编辑记忆之门,尽管前面还有很多工作要做。

萨克托说,“对于痛苦的记忆、上瘾等等,这都是后天学习到的行为,并非天生遗传,理论上讲通过注射药物都可以进行消除。 ”

消除记忆会引发社会伦理问题

尽管理论上讲通过精确注射能够实现记忆编辑,但很多人还是担心如果在擦掉不好记忆的同时也让一些同一类型的、非常重要的记忆消失了,那该怎么办?难道擦掉之后还可以恢复?

另外,进行擦掉记忆的治疗是不是会让人进行更广泛的尝试,比如既然能够去掉一些坏习惯,那尝试一下又未尝不可,这会引发伦理问题。 “这种对记忆能够进行编辑的可能性将会产生非常巨大的伦理问题,”哈佛大学神经学家史蒂芬·海曼说,“你可以想象一下这样的场景,一个人进入其中会回忆起以前遭受过的巨大痛苦,但如果有了一种药能够削弱这样的记忆,当他再进入其中的时候似乎一切都未发生。就上瘾来说,有药物能够削弱人们对香烟或酒精的依赖。这难免会导致药物的滥用。”而且对一些坏的记忆进行反思是人类道德良知的基础,如果完全没有坏的记忆,人们对于一些错误的重犯就没有了警戒心理,这对于整个社会而言并非好事。

也会有利于提升记忆力

当然除了可能引发伦理问题之外,对于那些研究记忆生物学的人来说,PKMzeta的属性能够完成更为宏大的事情,那就是提升人类的记忆能力,并且用于治疗与记忆有关的疾病。既然有药物能够抑制其活动,那么当然也会有药物能激发其活动,而激发其活动从理论上讲有助于增强记忆。到2050年,全世界大约有1亿人会患上老年痴呆症或其他痴呆症,更多的人则会和记忆力下降作斗争。

“这才是此项研究的最大目标,我们现在已经有了一些想法,比如可以让大脑中产生更多的PKMzeta,或者让它更加活跃,生命力更持久,这样可以增强人们的记忆力。 ”萨克托说。

不过,增强记忆力的药物也会立即产生社会问题,“我们知道当前市面上有一些增强记忆力的药物,但如果有一种物质能够显著增强记忆力,那是不是会引发军备竞赛? ”海曼博士说。这种药物会给每个人以压迫感,因为如果别人用了你不用,那就赶不上别人。而如果每个人都用,那又存在用得多与用得少的问题。

大量资金投入促进研究

对记忆形成原理的解释可以说是神经科学研究的一大进步,但还有很多问题存在,比如部分区域的记忆能力和整个记忆系统之间的关系到底怎么样。此外,上述的伦理问题则更为复杂。要解决这些无论是技术上还是伦理上的问题都非易事,但这些问题的存在只会加快研究和发展的步伐。

“在这一领域我们还只是处在山峰的脚下,但我们已经开始攀爬。 ”哥伦比亚大学神经学家埃里克·坎代尔博士说。如今,神经科学在美国吸引了数十亿美元的资金支持和大量研究人员。根据美国神经科学协会的数据,美国国家健康学院去年的花费高达52亿美元,其中就有20%用于与大脑相关的项目。除了国家的资金之外,对该领域研究进行捐款的私人企业以及基金会也很多,比如美国的维尔康信托基金以及卡维里基金会等都捐出数亿美元资金,在耶鲁大学和哥伦比亚大学这样的高校里建立相关的学院。

大量的金钱、人才和技术的涌入将会促进神经科学的研究,相信人们对于大脑这片未知的世界会有更多的探索,也会了解得更为清楚。
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