記憶提取快速泛化機(jī)制的發(fā)現(xiàn)和理論假說(shuō)的提出，為相關(guān)研究提供了新思路，可能開(kāi)辟一個(gè)全新研究方向。

記憶有著編碼、儲(chǔ)存和提取三個(gè)過(guò)程，記憶編碼和儲(chǔ)存的神經(jīng)機(jī)制已經(jīng)取得了大量研究成果，但人們對(duì)記憶提取的神經(jīng)機(jī)制卻知之甚少。近日，中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所徐林研究員帶領(lǐng)的學(xué)習(xí)記憶研究實(shí)驗(yàn)室，與多家科研單位密切合作，發(fā)現(xiàn)了記憶“快速泛化”的新現(xiàn)象，通過(guò)揭示神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，提出了記憶提取的“快速泛化理論假說(shuō)”。

什么是“快速泛化理論”?記憶如何提取?研究成果對(duì)人腦重大疾病會(huì)產(chǎn)生哪些影響?帶著讀者的諸多疑問(wèn)，科技日?qǐng)?bào)記者對(duì)相關(guān)科學(xué)家進(jìn)行了專訪。

如何提取人類記憶

“記憶的泛化提取機(jī)制”更加普適，記憶靠“編碼—提取”的部分匹配或相似性來(lái)提取。

長(zhǎng)期以來(lái)，“記憶編碼精準(zhǔn)性理論”占據(jù)主流地位，該理論認(rèn)為，當(dāng)記憶提取與記憶編碼時(shí)的地理位置、周邊環(huán)境及個(gè)人生理和心理狀態(tài)等條件完全相同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)最高效率的“記憶精準(zhǔn)提取”。然而，正如古希臘哲學(xué)家赫拉克利特所言——“沒(méi)有人能夠兩次步入同一條河流”，這種條件完全相同的情況幾乎不會(huì)出現(xiàn)，所以記憶的精準(zhǔn)提取很少發(fā)生。絕大多數(shù)情況下，“記憶的泛化提取機(jī)制”更加普適，記憶靠“編碼—提取”的部分匹配或相似性來(lái)提取。

在試驗(yàn)中，研究人員對(duì)一只小鼠進(jìn)行了記憶訓(xùn)練。他們把小鼠輪流關(guān)進(jìn)兩只長(zhǎng)寬高相似的箱子里，一個(gè)被命名為“T箱”，另一個(gè)被命名為“G箱”。小鼠熟悉兩只箱子后，在T箱被施以足部的某種刺激，讓它產(chǎn)生恐懼。24小時(shí)后，當(dāng)這只小鼠被移到G箱，在沒(méi)有施加任何刺激的情況下，它對(duì)G箱也產(chǎn)生了恐懼。這意味著，小鼠對(duì)T箱的恐懼記憶，只經(jīng)過(guò)24小時(shí)甚至更短的時(shí)間，就產(chǎn)生了泛化，并在某些環(huán)境相似的情況下，快速提取了恐懼記憶。這與此前的研究成果有較大出入。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，徐林的研究團(tuán)隊(duì)首次提出記憶提取的“快速泛化理論假說(shuō)”。

什么是快速泛化假說(shuō)

泛化過(guò)程需要一定時(shí)間，泛化能力形成的快慢取決于記憶之間是否存在重疊。

徐林告訴記者，大腦皮層下的記憶信息加工可能存在顯著的左右輸入特異性。但是當(dāng)記憶信息傳送到海馬時(shí)，由于兩側(cè)海馬間存在直接聯(lián)系環(huán)路，使得記憶信息在海馬中分配了基本相當(dāng)?shù)淖笥矣洃泜浞荨＿@是記憶精準(zhǔn)提取的重要基礎(chǔ)，即損毀單個(gè)備份不影響記憶的精準(zhǔn)性提取。

記憶在海馬中形成后，分布在左右海馬中的記憶細(xì)胞可能進(jìn)行了“回放”，偶爾會(huì)出現(xiàn)左右之間活動(dòng)的同步化。例如在睡眠過(guò)程中就存在這種現(xiàn)象，從而觸發(fā)了一種“赫伯突觸可塑性”，進(jìn)而記憶細(xì)胞之間的連接逐漸加強(qiáng)。這種“內(nèi)在學(xué)習(xí)”過(guò)程，賦予了記憶舉一反三、活學(xué)活用等泛化提取能力，比如孩子在把左邊的兩個(gè)蘋(píng)果和右邊的兩個(gè)蘋(píng)果拿到一起后，就會(huì)自然形成“2+2=4”的概念。左右記憶細(xì)胞之間的突觸可塑性提供了一個(gè)額外的記憶提取路徑，從而能夠更容易提取記憶而不影響記憶本身。

泛化過(guò)程需要一定時(shí)間，因?yàn)榉夯粌H要面對(duì)未知多變的環(huán)境，也要防止泛化可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。連接左右海馬體的纖維突觸的精細(xì)調(diào)節(jié)和再調(diào)節(jié)，可提供一種糾錯(cuò)機(jī)制。泛化能力形成的快慢取決于記憶之間是否存在重疊。例如人類在成長(zhǎng)過(guò)程中積累了許多知識(shí)、技巧等記憶，再次面對(duì)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，記憶將會(huì)快速泛化。而對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，面對(duì)完全沒(méi)有接觸過(guò)的任務(wù)時(shí)，泛化能力的形成需要更多時(shí)間。

遺忘是怎樣發(fā)生的

老年癡呆癥患者的記憶并沒(méi)有消失，而是泛化能力受損，這與海馬體有關(guān)。

徐林說(shuō)，眾多理論假說(shuō)認(rèn)為，記憶的泛化提取能力是緩慢形成的，要在記憶編碼后2—4周建立。但他的實(shí)驗(yàn)室博士周恒和同事首次發(fā)現(xiàn)，記憶的泛化提取可在24小時(shí)內(nèi)或更短時(shí)間內(nèi)快速形成。通過(guò)研究哺乳動(dòng)物海馬體，他們還發(fā)現(xiàn)了快速泛化的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。

海馬體位于哺乳動(dòng)物大腦丘腦和內(nèi)側(cè)顳葉之間，主要負(fù)責(zé)長(zhǎng)時(shí)記憶的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換和定向等功能，通俗地說(shuō)，記憶就是在那兒形成的。但遺忘又是怎么發(fā)生的呢?徐林解釋道，自己一位朋友的父親因患阿爾茨海默病(AD，也就是老年癡呆癥)經(jīng)常走失，最后準(zhǔn)能在老屋原址附近找到他。這說(shuō)明老人的記憶并沒(méi)有消失，而是泛化能力受損，問(wèn)題也與海馬體有關(guān)聯(lián)。

徐林說(shuō)，大量的研究結(jié)果表明，人是否會(huì)患上老年癡呆癥，關(guān)鍵看泛化能力和記憶的提取能力。他們這次發(fā)現(xiàn)的記憶快速泛化機(jī)理，為了解記憶異常相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了理論依據(jù)。

開(kāi)辟腦病研究新方向

不僅有助于解決慢速泛化問(wèn)題，還對(duì)治療老年癡呆癥或抑郁癥等有幫助。

記憶提取的快速泛化機(jī)制的發(fā)現(xiàn)和理論假說(shuō)的提出，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了全新思路，可能開(kāi)辟一個(gè)全新的研究方向。“我們正聯(lián)合多學(xué)科、多家科研和醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行這方面的研究，我也期待該研究方向的未來(lái)發(fā)展，為理解人類記憶的提取機(jī)制和相關(guān)腦疾作出貢獻(xiàn)。”徐林說(shuō)。

老年癡呆癥是目前全球關(guān)注的焦點(diǎn)之一，迄今為止仍然缺乏有效的預(yù)防和治療措施。臨床研究顯示早期患者“記憶的精準(zhǔn)提取”還未受到影響時(shí)，記憶的泛化提取能力已經(jīng)嚴(yán)重受損。相反，戰(zhàn)爭(zhēng)和地震等不可抗拒的災(zāi)害可導(dǎo)致創(chuàng)傷后應(yīng)激綜合征(PTSD)，其臨床特征之一是當(dāng)患者面臨災(zāi)難經(jīng)歷相似的環(huán)境條件時(shí)，其腦內(nèi)會(huì)不受控制“回放”恐懼場(chǎng)景并伴隨情緒改變，這是記憶提取的過(guò)度泛化的一個(gè)典型實(shí)例。

此外，早期應(yīng)激生活事件可能導(dǎo)致絕望、自責(zé)、自罪等“負(fù)性記憶”形成，與抑郁癥的發(fā)生存在密切關(guān)系。依據(jù)快速泛化理論假說(shuō)可推測(cè)，“負(fù)性記憶”可能從過(guò)去轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)生活中，導(dǎo)致“自動(dòng)負(fù)性思維”。這種記憶提取的過(guò)度泛化現(xiàn)象也許是抑郁癥患者的認(rèn)知模式特點(diǎn)。

徐林介紹，快速泛化假說(shuō)理論的提出，不僅有助于解決困擾人們已久的慢速泛化問(wèn)題，還將有助于腦重大疾病的治療或康復(fù)。2016年，日本科學(xué)家曾用光遺傳技術(shù)，幫助AD小鼠解決了記憶丟失的問(wèn)題。而發(fā)現(xiàn)神經(jīng)環(huán)路機(jī)制后，可通過(guò)臨床對(duì)眼耳進(jìn)行適量刺激，人為操縱左右海馬，有可能改善神經(jīng)環(huán)路連接的效能。此外，結(jié)合此前用中藥成功對(duì)抑郁癥患者進(jìn)行有效治療的經(jīng)驗(yàn)，徐林透露，他們正在尋找一種可以調(diào)整神經(jīng)環(huán)路泛化能力的小分子。“一旦發(fā)現(xiàn)的話，就可以做成新藥，這是蠻有希望的!”徐林加重語(yǔ)氣說(shuō)。