那些终身难忘的记忆是如何形成的?第⼀次去动物园看⼤熊猫,第⼀次学会骑⾃⾏⻋,第⼀次背着书包迈进校园……我们很多童年的记忆可以⼀直保留到成年。但是,究竟是什么原因让这些记忆“终身难忘”呢?近⽇,⼀组国际团队在《科学进展》上发表的新研究,揭示了⻓期记忆的⽣物学解释。研究发现了⼀种名为肾脑蛋⽩(KIBRA)分⼦的作⽤。
它可以作为⼀种“胶⽔”,与其他分⼦共同作⽤,从⽽巩固记忆的形成,确保记忆⻓期存储在⼈们的脑中。
假设你有⼀艘船,你时不时就要把它送去维修,换掉⽼旧的零部件和材料。直到有⼀天,你突然发现,船上所有零部件和材料已经都被更换了。换句话说,这艘船和它出⼚时相⽐已经没有⼀个零件⼀样了。那么,这艘船还是原本那艘吗?这个著名的哲学问题被称为“忒修斯之船”。
1984年,诺⻉尔奖得主弗朗⻄斯·克⾥克(Francis Crick)借⽤“忒修斯之船”这个概念提出,我们脑中储存的⻓期记忆⽤的很可能就是这样⼀种类似的机制。
这是因为,科学家已经知道,神经⽹络的连通和功能都离不开⼀种被称为突触的结构。突触中包含各种分⼦,它们就像神经细胞之间的传送器,负责传递电信号或者化学信号。突触也可以被增强或减弱,这种强弱模式就能让我们储存下记忆信息。但突触中的分⼦并不稳定。
这些分⼦在神经元中不断移动,在⼏⼩时到⼏天内的周期⾥,它们就会“消磨殆尽”,被新的分⼦替换。这就带来了⼀个问题:既然这些分⼦的寿命如此短暂,那么我们的⻓期记忆是如何能稳定维持数年甚⾄数⼗年的呢?克⾥克由此猜想,在细胞和分⼦不断变化的情况下,应该有⼀种机制保证“新零件”代替“旧零件”,从⽽让这艘“忒修斯之船”⻓年累⽉地维持下去。
在这项新实验中,科学家利⽤⼩⿏模型研究了KIBRA分⼦的作⽤。
他们重点研究了KIBRA和PKMζ之间的相互作⽤。实验发现,KIBRA是⻓期记忆中缺失的⼀环。它是⼀种“持续性的突触标签”,也可以理解成⼀种“胶⽔”,粘住强突触和PKMζ,同时避开弱突触。具体来说,在记忆形成过程中,参与记忆形成的突触被激活,⽽KIBRA就会被选择性地置于这些突触中。PKMζ可以附着在KIBRA突触标签上,增强了这些突触。
⽽这⼜让突触粘附在新产⽣的KIBRA上,从⽽吸引更多新产⽣的PKMζ。⽽破坏KIBRA和PKMζ之间的键也会消除旧记忆。
这项新发现也解开了先前的⼀些谜团。有研究发现,随机地增加脑中的PKMζ会增强那些已经褪⾊的记忆。这⾮常令⼈困惑。⽽KIBRA的持续性突触标记的存在表明,增加的PKMζ仅仅会在KIBRA标记的位置起作⽤,从⽽增强了记忆,也就解开了这个谜团。这种持续性突触标记机制帮助我们更深⼊地了解我们如何保持记忆,也有助于解决那些与记忆有关的问题。