大腦記憶奧秘在上海實驗室里被破譯

人類的記憶到底在哪里？它在大腦的哪個層面存在？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研究所里宣布，他和美國波士頓大學的錢卓教授在世界上首次發(fā)現(xiàn)了大腦記憶的編碼單元，這被認為是為解讀人類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(xiàn)了記憶活動。”在進行了2年半的實驗研究后林龍年說，這個神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)層面的首個記憶研究成果，可能會對將來人類發(fā)現(xiàn)大腦秘密提供一把鑰匙。

　　大腦中的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)活動直接決定人類行為。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）、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)以及行為層面同步展開。

　　林龍年博士與錢卓博士一起，運用最新的高密度多通道在體記錄技術(shù)，以小鼠為對象進行了一系列的研究。小鼠來自中科院實驗動物所，25元一只。同時，他們還從美國采購了部分轉(zhuǎn)基因小鼠用于將來的比對研究。

　　研究小組研制了世界上最輕巧的精細微電極推進器，把96根比頭發(fā)還細得多的微電極插入小鼠的海馬區(qū)域，成功地記錄到了多達260個神經(jīng)元的活動情況。在與記憶密切相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)中，海馬（因其形似海馬而得名）發(fā)揮著舉足輕重的作用，它負責將人們新的經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為長期的記憶。小鼠海馬腦區(qū)只有半粒米大小，科學家們將實驗的探測區(qū)域放在海馬腦區(qū)的ca1細胞層，也就是信息的“輸出層”，這里大約有緊密排列的20萬至30萬個神經(jīng)元。

　　“這一步非常重要。”林龍年博士介紹說，假如只能觀察到幾個神經(jīng)元，就談不上對神經(jīng)元群體的編碼進行分析了。而傳統(tǒng)的方法在小鼠上只能記錄到幾個至20幾個神經(jīng)元。人類大腦是一個由約140億個神經(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基因的表型間接了解遺傳信息一樣，腦科學家們目前只能通過對行為的測試來間接檢測記憶的形成。技術(shù)上的突破使科學家能夠通過檢測大腦編碼單元的活動狀態(tài)直接解讀大腦在學習過程中記憶的形成。

　　■ 記憶怎樣產(chǎn)生？

　　一個事件帶來的驚恐、慌亂的記憶是怎么產(chǎn)生的？技術(shù)條件成熟后，科學家們開始進行情景實驗收集大腦神經(jīng)元的反應(yīng)。“有些經(jīng)歷能夠產(chǎn)生令人難忘的記憶，我們猜想大腦中會有許多神經(jīng)元參與這些記憶的編碼。”錢卓博士說。

　　研究人員設(shè)計了幾種新穎的行為模式來研究小鼠的神經(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。林龍年說就像武俠小說中描寫的在月黑風高之夜，一陣突如其來的嗖嗖陰風會使人頓感毛骨悚然一樣，小鼠對這樣的刺激會感到驚恐。它的神經(jīng)元活動發(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程中所獲得的記憶會刻骨銘心一樣，小鼠對這種極其刺激的經(jīng)驗也會印象深刻。

　　實驗觀察發(fā)現(xiàn)，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各種各樣的放電反應(yīng)，根據(jù)它們的反應(yīng)特征，研究人員發(fā)現(xiàn)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，這些編碼單元通過它們的激活狀態(tài)可以把任何一種驚嚇經(jīng)歷轉(zhuǎn)化成一串二進制數(shù)字，這種數(shù)字化的編碼形式使得科學家們能夠?qū)Σ煌瑐€體乃至不同種群動物的大腦編碼活動進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完成其他一系列的高級認知功能。”錢卓博士說。

 

兩種方法幫你增強記憶

　　如果你發(fā)現(xiàn)自己的記憶力在下降，不妨采用國外研究人員新發(fā)現(xiàn)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《國家科學院學報》月刊刊登的研究論文說，草莓和其他蔬菜水果中含有一種名叫“非瑟酮”的天然類黃酮物質(zhì)，它能夠刺激信號通路，從而提高長期記憶力。
　　研究人員發(fā)現(xiàn)，包括非瑟酮在內(nèi)的這些化合物會促進神經(jīng)細胞的分化或成熟。他說：“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)學家將這個過程稱之為“長期增益”過程。該過程通過加強神經(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黃酮物質(zhì)，但并不含有非瑟酮。
　　和服用藥片相比，吃草莓聽起來是個很不錯的選擇，不過，研究人員告誡說，要達到增強記憶力的效果，每天要吃大約4.5公斤草莓。即便對于特別愛吃草莓的人來說，這個量也實在太多了。
　　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，不妨找個老師學跳探戈，因為它不但能讓自己的體態(tài)變美，還可能促進記憶力提升！
　　跳過探戈的人都知道，這種給人“老是在用力甩頭”的國際標準舞，其實必須靠舞伴們平衡感的配合，一會兒要轉(zhuǎn)東，一會兒要用力轉(zhuǎn)西，還要用漂亮的姿態(tài)靜止不動，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(jié)果發(fā)現(xiàn)，參加舞蹈課程組的老年人在從事復雜工作時表現(xiàn)較佳，而在小空間里的移動也不易失去平衡。麥金尼認為，跳探戈這種舞蹈須十分專注，隨時應(yīng)變對方的動作，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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