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關于大腦遺忘機制 目前仍沒有標準答案
2019-10-10 08:07:36 來源: 科技日報
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        我們一生似乎都在努力提高記憶力,學生時代考高分需要增強記憶力,老年後健忘也要補腦提高記憶力。一直以來,科學家們把遺忘看作是記憶的一個小故障。不過日前《自然》增刊《自然展望-大腦》上刊發的一篇名為《記憶中被遺忘的部分》文章裏提出,過去十年裏,越來越多的證據表明,記憶的喪失並不是被動的過程,而更像是一種主動的過程,我們的大腦在不停地主動遺忘。

       不過,目前這些觀點都還只是假説,還需要進行大量實驗來驗證。而且如果遺忘機制是主動發生的,那麼它在什麼情況下會啟動,遺忘機制為何會出問題等,這些目前還都有待科學研究給出答案。

       遺忘是記憶的失敗嗎

       一個多世紀以來,研究人員一直致力于了解記憶的編碼、整合和喚醒。大約10年前,主流觀點認為遺忘是一個被動的過程,在這個過程中,未使用的記憶會隨著時間的推移而衰減。但是後來一些研究記憶的科學家開始遇到似乎與這個假設相矛盾的發現,于是開始有人提出大腦是用來遺忘的激進觀點。

       一些動物試驗陸續證實了這一觀點:記憶的喪失不是一個被動的過程。加拿大科學家發現神經元之間的連接強度,取決于一類叫做AMPA受體的結構數量,維持這類結構才能保持記憶的完整。但這些受體並不穩定,它們被不斷地從突觸中移進或移出。科學家們猜測,AMPA受體也可以被移除,這將表明遺忘是一個活躍的過程。倘若如此,AMPA受體不被移除就可以防止遺忘。科學家們阻斷了大鼠海馬體中AMPA受體的移除,正如所料,老鼠沒有再忘記物體的位置。為了忘記某些事情,老鼠的大腦似乎必須主動地破壞突觸的連接。

       而另一組科學家,在研究成年小鼠新的神經元産生(神經發生)過程中發現,增加神經發生,不但沒有改善動物的記憶,反而使老鼠遺忘了更多。這説明,當神經元整合到成年海馬體時,它們就會整合到一個現有的、既定的回路中。如果已經在這些回路裏存儲了信息,然後又重新布線,那這些信息就會更難獲取。海馬體不是長期記憶儲存的地方,允許新的信息覆蓋舊的信息,可以幫助動物們不斷學習適應新的環境。這些實驗,讓科學家們得出“遺忘是記憶的一種功能”這個結論。

       主動遺忘背後機制有兩大觀點碰撞

       如果説遺忘是記憶的一種功能,是主動的行為,那麼我們的大腦在何時會進行“主動遺忘”呢?

       “我們在睡眠時也會清除內存,讓一些記憶消失。”中華醫學會神經病學分會委員、天津醫科大學總醫院神經內科主任醫師薛蓉介紹説,人在清醒時經歷的一切,隨後將會以記憶的形式儲存起來。然而,並非所有的經歷都“值得記住”。這些經歷按照重要程度被篩選劃分,隨後産生了“記憶鞏固”和“遺忘”兩種命運。而通過對人類在睡眠中的監測,也有一些觀點可以證實,人在睡眠中會“主動遺忘”。

       目前關于在睡眠中遺忘機制的啟動主要有兩種觀點,一種是可能與下丘腦黑色素聚集激素神經元有關。日本學者發現一種僅在REM期(快速眼動期)激活的一類神經元可以分泌一種“黑色素聚集激素”的物質,可映射至海馬區,海馬是大腦中對于學習與記憶非常重要的腦區。黑色素聚集激素神經元的激活在促進REM期睡眠的同時,顯著抑制海馬神經元活性,導致遺忘,動物實驗也證實了該説法的可信性。實驗中,只在REM期抑制小鼠本該激活的黑色素聚集激素細胞,醒後小鼠的記憶變得更好。

       另一種觀點可能與突觸重整來達到突觸穩態有關。研究發現,覺醒持續一定時間後,與學習記憶有關的通路會出現突觸數量增多、體積增大、膜上受體過多等表現,這些變化會導致進一步佔據有限空間,消耗能量,使突觸傳遞效率下降。睡眠可移除覺醒期細胞膜上增加的受體,減小一部分並不重要的新突觸,與此同時它還會巧妙地加強和保存一小部分比較重要的突觸,恢復突觸權重,保證突觸穩態,從而提高突觸傳遞效率。

       薛蓉表示,遺忘的機制可能與突觸重整來達到突觸穩態有關,也可能與下丘腦黑色素聚集激素神經元有關,但仍需我們進一步研究。

       除此之外,還有科學家認為,大腦的遺忘能力可能會阻止一種“過度擬合”的效應。在人工智能領域,這種“過度擬合”效應被定義為,當一個數學模型過于擅長匹配它用來編程的數據時,它無法預測接下來可能出現的數據。比如一個人受到狗的攻擊,如果記住的不僅是在公園裏突然移動嚇到了狗,導致它咆哮和咬人,還要記住狗松軟的耳朵、皮毛特點等細節,很難讓人總結經驗,防止自己以後再次被咬。大腦完全可能會有一些受控制的“主動遺忘”,以防止我們過度擬合自己的經歷。

       這些疾病到底因過度興奮還是遺忘障礙

       “之前的研究都是記憶本身或是記憶過程出了問題,我們認為這種‘記不住事’是由記憶障礙造成的。在臨床上常見的疾病也都是以記憶障礙為主,它是由于大腦的神經元壞死,出現了一些異常物質的沉積導致記憶出現了問題,患者無法想起來之前的事情,造成遠期記憶的遺忘。”天津市環湖醫院康復醫學科朱志中副主任醫師解釋説,有些人記不住事,是因為記憶過程中出現了bug,記憶的過程是先認知認識,然後存儲,最後提取。記憶障礙是存儲和提取通道出現了問題。打個形象的比喻,大腦就像我們的U盤,記憶障礙就是我們雖然可以正常往U盤裏拷貝文件,但是U盤或者是提取文件的路徑出現了故障,表現出來的就是U盤不顯示任何信息。

       而最新的研究,使我們可以從另一個角度來解釋這些和“遺忘”相關的疾病,它們的發生,可能是由于遺忘機制的過度興奮或遺忘障礙而造成的。比如阿爾茨海默病(老年癡呆),可能就是遺忘機制的過度活化,導致一些很重要的信息也被清除了。而創傷後應激障礙則是由于遺忘障礙,不能及時清除不良記憶,導致持續出現這種心理問題。這種主動遺忘,就像我們把文件可以正常的拷貝進U盤,但是由于過度清理或者刪除了,雖然表現出來的也是U盤沒有文件的顯示,但這兩種同樣的表現發生的原因截然不同。

       “記憶和遺忘都是正常的大腦功能,這兩個功能一起來維持大腦的平衡。”朱志中表示,大腦裏的遞質特別多,涉及的區域、環路又特別復雜,記憶和遺忘之間的動態關係靠哪些結構和遞質維持,目前還沒有實驗研究來支持,還需要進一步實驗來證實。如果遺忘確實是記憶過程中能夠被很好地控制、與生俱來的一部分,那麼這個過程如果失調,可能會産生負面影響。過度遺忘可能會導致我們抹除一些有用的信息,同時也會導致創傷恢復困難。“主動遺忘”為何會出現問題,目前這一問題也尚未有答案。

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【糾錯】 責任編輯: 魏承瑤
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