記憶產生的種種奧秘
■王小蓧
記憶是如何產生的？為何有的人記憶力好，有的人記憶力差？記憶與情感有無關聯？這些問題長期以來困擾著神經生物學家。現在，幾項研究成果的披露讓人們從分子水平看到了記憶形成的一些蛛絲馬跡，也為人工智能研究，提高學習效果，以及疾病治療（如防治老年性癡呆）等提供了新的線索。
記憶物質
過去，人們已經知道大腦中記憶的關鍵部位是海馬體，它是大腦中的一個重要區域，在記憶、情緒、情感等腦功能活動中發揮著重要作用。但是，人們一直不知道記憶形成的過程和分子基礎。
美國阿爾伯特·愛因斯坦醫學院的帕克等人通過先進的成像技術拍攝神經細胞中的分子視頻，初步了解了記憶形成過程中的一種記憶物質的作用。在對小鼠腦部海馬體的神經細胞中的記憶物質——β肌動蛋白信使核糖核酸（mRNA）分子（即一種神經分子）標注了熒光標簽後，研究人員拍攝到了它們的蹤跡，發現它們形成於神經細胞核，並在神經細胞的整個樹突中穿行。研究人員認為，這可能就是小鼠大腦記憶形成的分子基礎。
更為重要的是，這項研究並未使用基因工程的方法或者可能破壞神經細胞的其他介入措施。目前，觀察大腦細胞有多種方法，一種是為神經分子標注熒光標簽，使其能釋放光線穿過大腦組織，從而讓成像技術拍攝到大腦細胞中的分子軌跡；另一種是將光纖設備植入大腦組織，以觀察產生記憶的海馬體神經細胞。帕克等人就是利用了前一種技術。
不過，記憶物質或分子還有很多。例如，過去的研究已經發現，有兩種分子（絲裂原活化蛋白激酶MAPK和激酶PKA）與多種記憶形式以及突觸（神經細胞之間的接觸點）形狀改變有關，也就是說它們不僅僅是記憶的物質基礎，也參與了神經元（神經細胞）的相互作用。但是，這兩種物質和神經元相互發生關係後是如何形成記憶的，卻一直不太清楚。
現在，美國紐約大學的神經科學中心教授托馬斯·卡魯和加利福尼亞大學歐文分校神經學家組成的研究小組利用加利福尼亞海兔進行研究，初步揭開了記憶的奧秘。加利福尼亞海兔是一種海洋軟體動物，也叫海蛞蝓，它們的神經元比高等生物，如脊椎動物還要大10～50倍，而且其神經網絡相對較小。這些特性讓研究人員很容易檢查記憶形成過程中的分子信號。此外，它們的記憶編碼機製在進化過程中高度保守，幾乎沒有什麼改變，這也和哺乳動物的記憶編碼機製很相似。所以，研究它們的記憶有助於揭開高等動物和人類的記憶之謎。
研究人員對海兔的尾部施加溫和程度的電擊，誘導它們形成更強的條件反射行為，即激活其尾部神經結構，然後對絲裂原活化蛋白激酶和激酶的分子活性進行檢查。結果發現，在形成中期記憶（幾個小時）和長期記憶（幾天）時，絲裂原活化蛋白激酶和激酶的活性都被激發，而且絲裂原活化蛋白激酶刺激了激酶的活動。而在不到30分鍾的短期記憶中，隻有激酶的活性被激發，絲裂原活化蛋白激酶並未參與。
這一研究表明，絲裂原活化蛋白激酶和激酶不僅是記憶的物質基礎，而且它們的分子活性是形成中短期記憶的關鍵因素。
記憶的神經回路
大腦神經的記憶不隻是需要記憶物質產生作用，還需要神經元之間的聯係並產生回路，這才能形成記憶。現在，日本理化研究所的圭吾等人通過試驗發現了記憶的神經回路的新機製。他們同樣采用熒光標記物來標記神經元，以觀察海馬體的神經元。過去，個體學習和記憶能力的產生被認為是由於大腦中海馬體神經元突觸連接性的增強所致。海馬體包括5個亞區，在其中4個亞區之間形成的回路被認為是個體記憶形成的關鍵。但是，現在研究人員又在海馬體的第5個亞區中鑒別出了一種新型回路。
海馬體的5個亞區是CA1－CA5，其中CA2亞區的細胞比較粗糙。圭吾等人通過檢測基因RGS14、PCP4和STEP的表達情況鑒別出了小鼠大腦中的CA2亞區，並對這一亞區中的神經元形成的連接進行分析。結果顯示，CA2亞區的神經元可以接收海馬齒狀回區域細胞的大量的信息輸入。