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操纵神经元,制造记忆

科学家操作了记忆方位的神经元,让小鼠产生了错误的记忆。这项工作进一步表明,记忆可能会变得相当不可靠,同时,也为理解控制记忆的细胞的行为和环路打下了新的基础,在未来还可能帮助研究人员找到方法来治疗受记忆影响的心理疾病。

这项研究由麻省理工学院的科学家完成,发表在2013年7月24日的《科学》杂志上。在研究中,科学家可以修改小鼠的记忆,让它觉得经历过其实没有发生的事情。

麻省理工学院的神经科学家利根川进(Susumu Tonegawa)和他的实验室成员使用了经过基因修饰的小鼠,它们的某些神经元会被闪光激活。

这项技术可以让研究人员激活小鼠的记忆,让它们相信自己在某个盒子里经过了电击,即使这一切并没有在那个盒子里发生。

这项研究的共同第一作者史蒂夫·拉米雷斯(Steve Ramirez)说,“记忆的过程和磁带录音完全不同,它很容易被改变,也很容易被加入新的信息。”

研究结果非常让人兴奋,多伦多大学儿童医院(Hospital for Sick Children in Toronto)的神经科学家希纳·乔斯林(Sheena Josselyn)说。

“研究表明,你的记忆只不过是不同细胞的活动,只需要激活脑中的某些细胞,就能改变对真实事物的记忆,”她说。“人们已经花了很长时间研究这个理论,但是提出理论和证实理论是两回事。”

神经科学方法和技术的进步,让研究人员对记忆生物基础的理解达到了前所未有的程度。最近几年,研究人员一经发现了让记忆产生的分子和细胞组分的细节,以及细胞用来唤起记忆的电信号语言。

更广泛地说,神经科学家正更深入地研究人类认知的分子和细胞来源。有一天,对记忆深入的理解会产生更好更新的治疗方法,例如修复失去记忆的记忆植入体。

之前,利根川进在麻省理工学院的研究团队已经可以精准地找出携带记忆的细胞,他们还能激活这些细胞,唤起小鼠的记忆。为了让小鼠产生错误的新记忆,利根川进的团队一边重新激活小鼠关于安全地点的记忆,一边电击小鼠的爪部,这样就转化了小鼠的原始记忆。

首先,研究团队利用遗传技术,标记出参与记忆某个笼子为安全中性的脑细胞。第二天,研究人员把小鼠放在另一个设置完全不同的笼子里。在第二个笼子中,研究人员用电刺激小鼠的爪部,同时用光照重新激活小鼠对第一个笼子的记忆。

当小鼠被放回第一个笼子以后,它被吓得僵住了——这清楚地说明小鼠记得在这里被电击过,尽管电击并非在这里进行。“它形成了错误的记忆,”拉米雷斯说。

这项研究的长远目标之一是找到新方法,帮助认知疾病患者。“这么做并不是因为我们想向人的头脑中植入或‘摄入’错误的基因,而是因为它可能最终成为降低与精神疾病相关的认知异常,例如精神分裂症患者产生的幻觉,”利根川进说。

这项研究同样探索了记忆在细胞层面和环路层面上的机理。对不同笼子的记忆需要激活海马体中不同的细胞群。

研究团队还发现,海马体中的不同区域并不相同,他们的技术在一个亚区里有效,但在另一个亚区中无效,这也许说明不同亚区在创建和处理记忆的不同步骤中扮演了不同的角色,拉米雷斯说。

利根川进说,在小鼠中,错误记忆形成的方式基本和正确记忆的细胞机理相同,这解释了为什么人们的错误记忆很容易让人信以为真。

“人类的记忆可能会非常不可靠,”利根川进说。“在法律判决中,需要大幅度减轻基于记忆的证据的权重。”

乔斯林同意研究结果说明错误的记忆比很多人想象得更常见。“从某种意义上来说,我们不应该相信自己的记忆,因为我们记得发生的事有时并没有真地发生过,”她说。

这项新研究表明,考虑记忆的时候甚至没必要改变记忆。“你只需要激活细胞就行了,”乔斯林说。

接下来的研究会尝试使用操纵记忆的技术修复不想要的脑部功能,比如抑郁和焦虑。抑郁和焦虑都可被描述为不想要的记忆侵扰或失去联系记忆与正面感觉的能力。要想直接操纵人类的记忆,就需要侵入性更低的技术,因为研究中使用的光遗传技术需要病毒介导的神经元遗传修饰和植入光源的外科手术。

不过研究人员仍然希望这项工作中的一些发现能最终用于帮助人类。“如果我们真能编辑记忆,也许我们可以编辑病人的记忆,帮助他们,”拉米雷斯说。

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