記憶有著編碼、儲存和提取三個過程，記憶編碼和儲存的神經機製已經取得了大量研究成果，但人們對記憶提取的神經機製卻知之甚少。近日，中國科學院昆明動物研究所徐林研究員帶領的學習記憶研究實驗室，與多家科研單位密切合作，發現了記憶“快速泛化”的新現象，通過揭示神經環路機製，提出了記憶提取的“快速泛化理論假說”。

        什麼是“快速泛化理論”?記憶如何提取?研究成果對人腦重大疾病會產生哪些影響?帶著讀者的諸多疑問，科技日報記者對相關科學家進行了專訪。

        如何提取人類記憶

        “記憶的泛化提取機製”更加普適，記憶靠“編碼—提取”的部分匹配或相似性來提取。

        長期以來，“記憶編碼精準性理論”占據主流地位，該理論認為，當記憶提取與記憶編碼時的地理位置、周邊環境及個人生理和心理狀態等條件完全相同時，就會出現最高效率的“記憶精準提取”。然而，正如古希臘哲學家赫拉克利特所言——“沒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出現，所以記憶的精準提取很少發生。絕大多數情況下，“記憶的泛化提取機製”更加普適，記憶靠“編碼—提取”的部分匹配或相似性來提取。

        在試驗中，研究人員對一隻小鼠進行了記憶訓練。他們把小鼠輪流關進兩隻長寬高相似的箱子裏，一個被命名為“T 箱”，另一個被命名為“G 箱”。小鼠熟悉兩隻箱子後，在 T 箱被施以足部的某種刺激，讓它產生恐懼。24 小時後，當這隻小鼠被移到 G 箱，在沒有施加任何刺激的情況下，它對 G 箱也產生了恐懼。這意味著，小鼠對 T 箱的恐懼記憶，隻經過 24 小時甚至更短的時間，就產生了泛化，並在某些環境相似的情況下，快速提取了恐懼記憶。這與此前的研究成果有較大出入。在實驗基礎上，徐林的研究團隊首次提出記憶提取的“快速泛化理論假說”。

        什麼是快速泛化假說

        泛化過程需要一定時間，泛化能力形成的快慢取決於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。但是當記憶信息傳送到海馬時，由於兩側海馬間存在直接聯係環路，使得記憶信息在海馬中分配了基本相當的左右記憶備份。這是記憶精準提取的重要基礎，即損毀單個備份不影響記憶的精準性提取。

        記憶在海馬中形成後，分布在左右海馬中的記憶細胞可能進行了“回放”，偶爾會出現左右之間活動的同步化。例如在睡眠過程中就存在這種現象，從而觸發了一種“赫伯突觸可塑性”，進而記憶細胞之間的連接逐漸加強。這種“內在學習”過程，賦予了記憶舉一反三、活學活用等泛化提取能力，比如孩子在把左邊的兩個蘋果和右邊的兩個蘋果拿到一起後，就會自然形成“2+2=4”的概念。左右記憶細胞之間的突觸可塑性提供了一個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。

        泛化過程需要一定時間，因為泛化不僅要麵對未知多變的環境，也要防止泛化可能產生的錯誤。連接左右海馬體的纖維突觸的精細調節和再調節，可提供一種糾錯機製。泛化能力形成的快慢取決於記憶之間是否存在重疊。例如人類在成長過程中積累了許多知識、技巧等記憶，再次麵對相關內容時，記憶將會快速泛化。而對動物來說，麵對完全沒有接觸過的任務時，泛化能力的形成需要更多時間。

        遺忘是怎樣發生的

        老年癡呆症患者的記憶並沒有消失，而是泛化能力受損，這與海馬體有關。

        徐林說，眾多理論假說認為，記憶的泛化提取能力是緩慢形成的，要在記憶編碼後 2—4 周建立。但他的實驗室博士周恒和同事首次發現，記憶的泛化提取可在 24 小時內或更短時間內快速形成。通過研究哺乳動物海馬體，他們還發現了快速泛化的神經環路機製。

        海馬體位於哺乳動物大腦丘腦和內側顳葉之間，主要負責長時記憶的存儲轉換和定向等功能，通俗地說，記憶就是在那兒形成的。但遺忘又是怎麼發生的呢?徐林解釋道，自己一位朋友的父親因患阿爾茨海默病(AD，也就是老年癡呆症)經常走失，最後準能在老屋原址附近找到他。這說明老人的記憶並沒有消失，而是泛化能力受損，問題也與海馬體有關聯。

        徐林說，大量的研究結果表明，人是否會患上老年癡呆症，關鍵看泛化能力和記憶的提取能力。他們這次發現的記憶快速泛化機理，為了解記憶異常相關的神經係統疾病提供了理論依據。

        開辟腦病研究新方向

        不僅有助於解決慢速泛化問題，還對治療老年癡呆症或抑鬱症等有幫助。

        記憶提取的快速泛化機製的發現和理論假說的提出，為相關領域的研究提供了全新思路，可能開辟一個全新的研究方向。“我們正聯合多學科、多家科研和醫療機構進行這方麵的研究，我也期待該研究方向的未來發展，為理解人類記憶的提取機製和相關腦疾作出貢獻。”徐林說。

        老年癡呆症是目前全球關注的焦點之一，迄今為止仍然缺乏有效的預防和治療措施。臨床研究顯示早期患者“記憶的精準提取”還未受到影響時，記憶的泛化提取能力已經嚴重受損。相反，戰爭和地震等不可抗拒的災害可導致創傷後應激綜合征 (PTSD)，其臨床特征之一是當患者麵臨災難經曆相似的環境條件時，其腦內會不受控製“回放”恐懼場景並伴隨情緒改變，這是記憶提取的過度泛化的一個典型實例。

        此外，早期應激生活事件可能導致絕望、自責、自罪等“負性記憶”形成，與抑鬱症的發生存在密切關係。依據快速泛化理論假說可推測，“負性記憶”可能從過去轉移到現實生活中，導致“自動負性思維”。這種記憶提取的過度泛化現象也許是抑鬱症患者的認知模式特點。

        徐林介紹，快速泛化假說理論的提出，不僅有助於解決困擾人們已久的慢速泛化問題，還將有助於腦重大疾病的治療或康複。2016 年，日本科學家曾用光遺傳技術，幫助 AD 小鼠解決了記憶丟失的問題。而發現神經環路機製後，可通過臨床對眼耳進行適量刺激，人為操縱左右海馬，有可能改善神經環路連接的效能。此外，結合此前用中藥成功對抑鬱症患者進行有效治療的經驗，徐林透露，他們正在尋找一種可以調整神經環路泛化能力的小分子。“一旦發現的話，就可以做成新藥，這是蠻有希望的!”徐林加重語氣說。