大腦記憶奧秘在上海實(shí)驗室里被破譯
人類(lèi)的記憶到底在哪里？它在大腦的哪個(gè)層面存在？它是如何獲得、鞏固并被回憶的？41歲的林龍年博士站在華東師大上海腦功能基因組學(xué)研究所里宣布，他和美國波士頓大學(xué)的錢(qián)卓教授在世界上首次發(fā)現了大腦記憶的編碼單元，這被認為是為解讀人類(lèi)大腦密碼提供了可能性。
■ 記憶在哪產(chǎn)生？
“我們在大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )層面發(fā)現了記憶活動(dòng)。”在進(jìn)行了2年半的實(shí)驗研究后林龍年說(shuō)，這個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )層面的首個(gè)記憶研究成果，可能會(huì )對將來(lái)人類(lèi)發(fā)現大腦秘密提供一把鑰匙。
大腦中的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )活動(dòng)直接決定人類(lèi)行為。目前世界上對人腦的研究在底層的基因分子層面和突觸（神經(jīng)元連接點(diǎn)）、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )以及行為層面同步展開(kāi)。
林龍年博士與錢(qián)卓博士一起，運用最新的高密度多通道在體記錄技術(shù)，以小鼠為對象進(jìn)行了一系列的研究。小鼠來(lái)自中科院實(shí)驗動(dòng)物所，25元一只。同時(shí)，他們還從美國采購了部分轉基因小鼠用于將來(lái)的比對研究。
研究小組研制了世界上最輕巧的精細微電極推進(jìn)器，把96根比頭發(fā)還細得多的微電極插入小鼠的海馬區域，成功地記錄到了多達260個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況。在與記憶密切相關(guān)的大腦結構中，海馬（因其形似海馬而得名）發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用，它負責將人們新的經(jīng)歷轉化為長(cháng)期的記憶。小鼠海馬腦區只有半粒米大小，科學(xué)家們將實(shí)驗的探測區域放在海馬腦區的ca1細胞層，也就是信息的“輸出層”，這里大約有緊密排列的20萬(wàn)至30萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元。
“這一步非常重要。”林龍年博士介紹說(shuō)，假如只能觀(guān)察到幾個(gè)神經(jīng)元，就談不上對神經(jīng)元群體的編碼進(jìn)行分析了。而傳統的方法在小鼠上只能記錄到幾個(gè)至20幾個(gè)神經(jīng)元。人類(lèi)大腦是一個(gè)由約140億個(gè)神經(jīng)元組成的繁復的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。迄今為止，對大腦功能的解讀，就像在基因密碼破譯之前人們只能通過(guò)基因的表型間接了解遺傳信息一樣，腦科學(xué)家們目前只能通過(guò)對行為的測試來(lái)間接檢測記憶的形成。技術(shù)上的突破使科學(xué)家能夠通過(guò)檢測大腦編碼單元的活動(dòng)狀態(tài)直接解讀大腦在學(xué)習過(guò)程中記憶的形成。
■ 記憶怎樣產(chǎn)生？
一個(gè)事件帶來(lái)的驚恐、慌亂的記憶是怎么產(chǎn)生的？技術(shù)條件成熟后，科學(xué)家們開(kāi)始進(jìn)行情景實(shí)驗收集大腦神經(jīng)元的反應。“有些經(jīng)歷能夠產(chǎn)生令人難忘的記憶，我們猜想大腦中會(huì )有許多神經(jīng)元參與這些記憶的編碼。”錢(qián)卓博士說(shuō)。
研究人員設計了幾種新穎的行為模式來(lái)研究小鼠的神經(jīng)編碼，一種是在特定環(huán)境中給小鼠背部突然吹上一陣冷風(fēng)。林龍年說(shuō)就像武俠小說(shuō)中描寫(xiě)的在月黑風(fēng)高之夜，一陣突如其來(lái)的嗖嗖陰風(fēng)會(huì )使人頓感毛骨悚然一樣，小鼠對這樣的刺激會(huì )感到驚恐。它的神經(jīng)元活動(dòng)發(fā)生變化，有的變密集，有的變稀疏。把小鼠放在特制的小電梯中做自由落體下降，如同人們乘坐的電梯突然失控墜落的過(guò)程中所獲得的記憶會(huì )刻骨銘心一樣，小鼠對這種極其刺激的經(jīng)驗也會(huì )印象深刻。
實(shí)驗觀(guān)察發(fā)現，在海馬的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )中有許多神經(jīng)元對這種驚嚇刺激有著(zhù)各種各樣的放電反應，根據它們的反應特征，研究人員發(fā)現這些神經(jīng)元組成了記憶編碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )單元（codingunits）。更有意義的是，這些編碼單元通過(guò)它們的激活狀態(tài)可以把任何一種驚嚇經(jīng)歷轉化成一串二進(jìn)制數字，這種數字化的編碼形式使得科學(xué)家們能夠對不同個(gè)體乃至不同種群動(dòng)物的大腦編碼活動(dòng)進(jìn)行直接的比較和分析。
“我們認為大腦很有可能利用同樣的原理來(lái)完成其他一系列的高級認知功能。”錢(qián)卓博士說(shuō)。
兩種方法幫你增強記憶
如果你發(fā)現自己的記憶力在下降，不妨采用國外研究人員新發(fā)現的增強記憶力的好辦法。不管它們是否真的有效，吃草莓、跳探戈這兩項至少對身體沒(méi)壞處。
美國：每天9斤草莓 增強記憶
本報綜合消息 最新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報》月刊刊登的研究論文說(shuō)，草莓和其他蔬菜水果中含有一種名叫“非瑟酮”的天然類(lèi)黃酮物質(zhì)，它能夠刺激信號通路，從而提高長(cháng)期記憶力。
研究人員發(fā)現，包括非瑟酮在內的這些化合物會(huì )促進(jìn)神經(jīng)細胞的分化或成熟。他說(shuō)：“這表明這些化合物可能非常有益，因為它們不僅能夠防止神經(jīng)細胞死亡，而且還能促使神經(jīng)細胞之間建立新的聯(lián)系。”
有意思的是，非瑟酮在神經(jīng)細胞分化過(guò)程中所激活的信號通路對記憶力的形成也有幫助，神經(jīng)學(xué)家將這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為“長(cháng)期增益”過(guò)程。該過(guò)程通過(guò)加強神經(jīng)細胞之間的聯(lián)系，將一些記憶儲存在大腦中。
除草莓外， 西紅柿、洋蔥、橙子、蘋(píng)果、桃子、葡萄、獼猴桃和柿子中也含有非瑟酮。銀杏葉雖然富含其他類(lèi)黃酮物質(zhì)，但并不含有非瑟酮。
和服用藥片相比，吃草莓聽(tīng)起來(lái)是個(gè)很不錯的選擇，不過(guò)，研究人員告誡說(shuō)，要達到增強記憶力的效果，每天要吃大約4.5公斤草莓。即便對于特別愛(ài)吃草莓的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)量也實(shí)在太多了。
加拿大：跳探戈可增強記憶
如果你總是抱怨忘記鑰匙放在哪兒，那么建議你，不妨找個(gè)老師學(xué)跳探戈，因為它不但能讓自己的體態(tài)變美，還可能促進(jìn)記憶力提升！
跳過(guò)探戈的人都知道，這種給人“老是在用力甩頭”的國際標準舞，其實(shí)必須靠舞伴們平衡感的配合，一會(huì )兒要轉東，一會(huì )兒要用力轉西，還要用漂亮的姿態(tài)靜止不動(dòng)，若平衡感不好，不但跳得不美，還可能摔跤。加拿大蒙特婁麥吉爾大學(xué)職業(yè)病理系教授麥金尼提出“跳探戈有助增強平衡感和記憶”的理論。
麥金尼主持的研究請來(lái)包括24名女性及6名男性的老年人，將他們分成兩組，一組是舞蹈課程，一組是遠足課程，結果發(fā)現，參加舞蹈課程組的老年人在從事復雜工作時(shí)表現較佳，而在小空間里的移動(dòng)也不易失去平衡。麥金尼認為，跳探戈這種舞蹈須十分專(zhuān)注，隨時(shí)應變對方的動(dòng)作，還要思考舞步創(chuàng )作，因此可提高舞者的記憶能力。
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