記憶在哪？它可以移植嗎？

來自專欄姚腦師

文/ @姚腦師

「我」由記憶而生，因記憶而亡。

「我」的夢想、快樂和恐懼都離不開「我」的人生經歷。

而當我年老失憶，「我」便也不復存在。

記憶可以說是我們人生中最寶貴的寶藏。然而它看不見摸不著，它到底在哪呢？

1 尋找記憶的足跡

科學家一向認為長期記憶（long-term memory）就像書架上的書一樣，在大腦中是以獨立的單位存在的。

早期的科學家認為大腦有專門掌管記憶的腦區，就像一個專門的圖書館。如果把大腦的圖書館拆除的話，人就會失去記憶。

早在1950年，Karl Lashley就嘗試尋找記憶在大腦中的足跡（engram） [1]。他先訓練小鼠學習走迷宮。小鼠學好了以後，他把小鼠大腦皮層的一部分切除，再讓它們重走迷宮。Lashley發現切除皮層會損傷小鼠對迷宮的記憶。但是記憶的損傷只跟皮層切除的大小有關，而跟切除的位置沒有關係。

這也就是說，大腦並沒有一個固定的「記憶圖書館」。記憶很可能是分散地儲存在大腦的各個角落。

2 記憶的網路

現在我們認為記憶是由一組網狀分布的神經元來編碼儲存的。這些神經元通過突觸（synapses）的形式連接，而我們的記憶就由連接的方式和強度來編碼。

如果說北京的地鐵站是神經元的話，突觸就是連接這些神經元的隧道，而不同的記憶就是像花花綠綠的地鐵線路一樣將神經元以不同的方式連接起來。

今年4月在《科學》雜誌上發表的一篇文章用綠色熒光蛋白的技術來研究神經元在記憶過程中是如何形成突觸連接的 [2]。他們通過電擊讓小鼠建立恐懼的條件反射（身體出現僵直）。他們對條件反射時激活的神經細胞（即用於記憶的細胞）進行標記，再用一種新型的綠色熒光來標記神經細胞之間的突觸生成情況。

他們發現記憶的強度（即電擊條件反射的強度）越強，海馬區（hippocampus）內記憶細胞間連接的強度越強。非記憶細胞間的連接則沒什麼變化。

如此看來，記憶好像確實是和神經元間的連接有關係。如果我們把這些連接摧毀，那是不是記憶也會隨之消失呢？

3 無法消除的記憶

加州大學洛杉磯分校的科學家 [3] 對海蛞蝓（Aplysia；一種神經元巨大的簡單生物）進行持續電擊，讓它們建立防禦性的條件反射（對電擊的記憶）。當它們再次被電擊的時候，它們會長時間地收縮，以保護自己。那些沒有建立條件反射的海蛞蝓被電擊時只會短暫地收縮。

科學家用電擊和藥物有針對性的將建立條件發射時生成的突觸去除，成功的消除了海蛞蝓對電擊的記憶。

然而好景不長，對這些「失憶」的海蛞蝓再次電擊後，它們很快又恢復了對電擊的記憶，產生強烈的防禦性條件反射。而那些先前並沒有建立條件反射的蛞蝓則沒有這種反應。

這個實驗說明了，去除記憶相關的突觸並不能完全消除記憶。通過適當的幫助和提示，失去的記憶是可以被恢復的。

這樣看來，突觸連接可能只是記憶的表現形式，而不是記憶儲存的載體。

那記憶到底藏在哪兒呢？

4 核糖核酸里的記憶

加州大學洛杉磯分校的這個研究團隊通過不斷摸索，發現記憶可能是儲存在細胞核內的核糖核酸（RNA）里 [4]。

RNA是一種單鏈的核糖核酸，有不同的種類。RNA可以直接翻譯蛋白質或間接調控基因的表達來指導突觸的形成。

像先前的實驗一樣，科學家先讓海蛞蝓建立對電擊的記憶，形成條件反射。他們把這些海蛞蝓神經系統內的核糖核酸（RNA）提出，並分別注入到新的海蛞蝓的神經系統。

神奇的是，接受RNA的海蛞蝓彷彿繼承了對電擊的記憶。雖然它們從來沒有被電擊過，他們也會像被電擊過一樣產生強烈的防禦性條件反射。

那些沒有電擊記憶的RNA則對新的受體沒有類似的作用。

這項研究說明了記憶很有可能是儲存在神經細胞的細胞核內，通過RNA對基因的表達的調控來實現的。

5 記憶可以移植嗎？

最近很多媒體誇大了以上實驗的發現，宣稱記憶可以通過RNA來移植。

我們要認識到海蛞蝓是一種很簡單的生物。對電擊的「記憶」只是對環境的一種低級條件反射。

相比之下，我們人類的記憶系統就複雜的多。我們的記憶很大一部分是用來支持我們行動，而不僅僅是對外界作出反應。比如我們記憶人臉是為了社交，記憶數學公式是為了解決工程方面的問題，記憶駕車的步驟是為了能夠以車代步。這些記憶有的具體，有的抽象，有的以外界刺激為主，有的主要依賴內心狀況。這些記憶儲存的機制可能各有不同，在當前還不得而知。

即使所有的記憶編碼都與RNA轉譯有關，那如何將特定的RNA轉移到對應的神經細胞便成了實際操作的一大難題。假設我們要將C羅的足球運動記憶轉移到自己身上。這些記憶會儲存在C羅的某些運動神經細胞的RNA上。我們如何才能找出這些特定的細胞？提取出RNA後又如何能攝入到對應的神經細胞里？如果將RNA攝入到錯誤的神經細胞里，它會 「誤傷」 現有的記憶嗎？

雖然我不能完全否認RNA移植記憶的可能性，但是這個思路要適用到人類身上真的還有很長一段路要走啊！

相比之下，將記憶（如文字，照片等）轉發朋友圈恐怕是當前人類 「移植」 記憶最經濟有效的方式了吧～

參考文獻

1 Bruce, Darryl (2001). "Fifty Years Since Lashleys In Search of the Engram". Journal of the History of the Neurosciences. 10 (3): 308–318.

2 Choi, J. H., Sim, S. E., Kim, J. I., Choi, D. I., Oh, J., Ye, S., ... & Kaang, B. K. (2018). Interregional synaptic maps among engram cells underlie memory formation. Science, 360(6387), 430-435.

3 Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y., Roberts, A. C., & Glanzman, D. L. (2014). Reinstatement of long-term memory following erasure of its behavioral and synaptic expression in Aplysia. Elife, 3.

4 Bédécarrats, A., Chen, S., Pearce, K., Cai, D., & Glanzman, D. L. (2018). RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for Long-Term Sensitization in Untrained Aplysia. eNeuro, ENEURO-0038.

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