摘要：此次研究中，Carlos Lois教授領導的研究團隊開發了一套方法測試小鼠的空間記憶，考察小鼠在學習、記住一個新的場所時，大腦海馬區的神經元是怎麼編碼位置信息的。▲研究示意圖：不同顏色代表不同位置，隨着時間推移和不斷接觸同一場所，編碼同一位置的海馬神經元越來越多，形成穩固記憶（圖片來源：Caltech）。

來源：學術經緯

你也許一直記得童年好友的名字，卻轉頭就想不起來剛剛認識的同事叫什麼。我們常常有這樣的經歷：一些記憶歷久彌新，一些記憶轉瞬即逝。

記憶是大腦無數功能中最吸引人的謎題之一，任何記憶損傷都會影響我們的日常生活。在頂尖學術期刊《科學》的最新一期上，加州理工學院（California Institute of Technology）陳天橋雒芊芊腦科學研究院的科學家，揭示了神經元如何編碼牢固穩定的長期記憶。

60多年前，人們開始瞭解大腦中一個叫海馬體的腦區對於形成記憶有着不可或缺的作用。而在海馬區，有一羣神經細胞負責對空間位置的辨識。身處特定地點時，這類“位置細胞”會被激活，這項發現也曾被授予2014年諾貝爾生理學或醫學獎。

此次研究中，Carlos Lois教授領導的研究團隊開發了一套方法測試小鼠的空間記憶，考察小鼠在學習、記住一個新的場所時，大腦海馬區的神經元是怎麼編碼位置信息的。

▲通訊作者Carlos Lois教授師出名門，曾先後師從研究海馬神經元新生的Arturo Alvarez-Buylla教授和諾獎得主David Baltimore教授（圖片來源：Caltech官網）

研究人員把小鼠放入一條筆直的通道。通道長約1.5米，兩側是白牆。沿牆壁貼着各不相同的符號，作爲不同位置的標記，比如靠近最右端有個加號，靠近中心處有條斜線。通道的兩端，放着小鼠喜歡的糖水。

與此同時，研究人員在小鼠腦中植入了特製的顯微內窺鏡，可以同時觀察左右半腦的海馬區，在它們探索通道時記錄神經元的活動。

▲小鼠腦中植入的顯微內窺鏡，可以在長達8個月時間內對海馬區神經元成像（圖片來源：參考資料[1]）

當第一次被放入通道時，小鼠只是漫無目的地左右閒逛，直到最終碰巧找到糖水。這時候，當小鼠注意到牆上的位置標記時，單個神經元被激活——它在新的場所開始了學習。

隨着進入通道的次數增加，小鼠對這個地方越來越熟悉，也記住了糖水所在的位置。在它們看到牆上的符號時，腦中有越來越多的神經元被同步激活。小鼠根據不同的符號識別出了自己所在的位置。

接下來，研究人員讓小鼠在至少10天的時間內不再去造訪通道，看看記憶如何隨時間流逝而淡去。

隔了一段之後，再次回到曾經熟悉的通道，小鼠和它們的神經元會有什麼表現？結果顯示，儘管單個神經元的活動反應發生了變化，但只要神經元羣總體而言仍然有同步活動，小鼠對通道的記憶就仍然鮮明。

▲研究示意圖：不同顏色代表不同位置，隨着時間推移和不斷接觸同一場所，編碼同一位置的海馬神經元越來越多，形成穩固記憶（圖片來源：Caltech）

換句話說，由於編碼記憶使用的不是幾個而是成組的神經元，即便最初形成記憶的部分神經元停止活動或受到損傷，大腦有餘力進行回憶。

對此，第一作者Walter Gonzalez博士打了一個簡單易懂的比方：“假設你有一個又長又複雜的故事要講。爲了保存這個故事，你可以把它講給5個朋友聽，然後時不時地和他們聚會，複述這個故事，誰要是忘了某個細節，就互相幫忙補充。此外，每次複述這個故事時，你還可以帶新的朋友來，一起幫助保存故事和增強記憶。類似地，你自己的神經元們，互相幫助編碼記憶，使記憶隨着時間推移依然保持如故。”

這一結果挑戰了過去對記憶儲存的認識。“大家都知道，一個動作練習得越多，日後就越有可能記住它。”Lois教授說，“現在我們認爲，這很可能是因爲，你練習得越多，就有越多神經元來編碼這個動作。有關記憶儲存的傳統理論假定的是，一段記憶要更穩定，需要單個神經元之間加強連接。而我們的結果表明，讓編碼同一段記憶的神經元數量增加，可以讓記憶保持更長的時間。”

當記憶無法保持，也就是記憶喪失，是正常衰老時常發生的事，成爲很多老年人的生活障礙。而像阿爾茨海默病等疾病引起的記憶喪失，更是造成毀滅性的後果，一些患者連親人的名字和回家的路都記不起來。

　這項研究的結果告訴大家，隨着年齡增長，記憶的褪色速度會越來越快，原因在於編碼記憶的神經元越來越少，一旦其中有一部分失靈，相應的記憶就丟失了。

不過我們期待，隨着對基礎原理的理解，有朝一日，科學家或許可以設計出相應的對策，來促進更多數量的神經元參與編碼記憶，從而有助於防止記憶喪失。