揭秘章魚大腦記憶的奧秘

　　以色列希伯來大學(xué)Alexander Silberman生命科學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)系的Benny Hochner博士領(lǐng)導(dǎo)的對(duì)章魚的研究，揭示了大腦儲(chǔ)存和讀取記憶的機(jī)制。

　　章魚等頭足類動(dòng)物，因?yàn)榫哂邢鄬?duì)較大的腦并能夠被訓(xùn)練完成各種學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)，而被認(rèn)為是最聰明的無脊椎動(dòng)物。章魚的行為體系和學(xué)習(xí)記憶能力的復(fù)雜程度甚至與高級(jí)脊椎動(dòng)物相當(dāng)。但是，無脊椎軟體動(dòng)物的大腦，無論神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)目和解剖學(xué)復(fù)雜程度上都大大不如脊椎動(dòng)物大腦。科學(xué)家們?cè)噲D通過研究這種獨(dú)特的生物，來解釋現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)最吸引人的問題之一：大腦是怎樣儲(chǔ)存和讀取記憶的?

　　在此前的研究中，Hochner發(fā)現(xiàn)章魚大腦中一處對(duì)學(xué)習(xí)和記憶很重要的區(qū)域，它表現(xiàn)出了興奮性、活性依賴的長(zhǎng)時(shí)程突觸增強(qiáng)(LTP)過程，并與脊椎動(dòng)物大腦的過程驚人地相似。

　　LTP 過程能夠在幾天甚至整個(gè)生命周期內(nèi)，通過增強(qiáng)突觸的電信號(hào)傳遞而達(dá)到促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞信息轉(zhuǎn)換的作用。人們相信，大腦存儲(chǔ)記憶區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞間的突觸連接，在執(zhí)行某種特定學(xué)習(xí)功能中會(huì)因?yàn)榛钚哉T導(dǎo)的LTP過程而變得更活躍。 Hochner說：“你可以把這描述為在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中用來存儲(chǔ)長(zhǎng)期記憶的‘記憶痕跡雕刻’”。

　　在最新發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上的文章中，Hochner描述了他是怎樣在章魚大腦中測(cè)試上述理論的。他通過使用人造LTP和電激勵(lì)來阻斷大腦的LTP過程。

　　當(dāng)在指定訓(xùn)練前使用這些技術(shù)阻斷LTP時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的章魚在第二天的長(zhǎng)期記憶測(cè)試中并不能很好地回憶起任務(wù)。通過破壞章魚大腦中的特定線路連接來阻止感官信息到達(dá)學(xué)習(xí)記憶區(qū)也得到了類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些結(jié)果證明了LTP對(duì)產(chǎn)生記憶確實(shí)十分重要。

　　無脊椎動(dòng)物中存在LTP過程的這一事實(shí)說明，LTP過程是調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)記憶的十分有效率的機(jī)制。對(duì)章魚的研究實(shí)驗(yàn)還對(duì)揭示記憶系統(tǒng)是怎樣組織的有所幫助。 Hochner說，即使承認(rèn)LTP對(duì)于學(xué)習(xí)記憶很重要，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來理解人類和其他動(dòng)物大腦是怎樣利用這一分子層面的過程存儲(chǔ)和重新讀取記憶的。

　　Hochner認(rèn)為這項(xiàng)研究還暗含著與學(xué)習(xí)記憶的組織相關(guān)的問題。有文獻(xiàn)記載，記憶過程可以分為幾分鐘幾小時(shí)的短時(shí)記憶和能夠把重要事情儲(chǔ)存很多天甚至一生的長(zhǎng)時(shí)記憶。有趣的是，同包括人類的哺乳動(dòng)物一樣，章魚的短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)記憶也是兩個(gè)分離的系統(tǒng)，位于大腦不同的區(qū)域。

　　目前人們還并不清楚這兩個(gè)系統(tǒng)是否和怎樣相互關(guān)聯(lián)的。但是，章魚大腦的組織展示了一個(gè)此前從來沒有沒描述過的信號(hào)混雜方式。在章魚大腦內(nèi)，短期和長(zhǎng)期系統(tǒng)是并行而不是獨(dú)立地工作的。這是因?yàn)檎卖~腦內(nèi)長(zhǎng)期記憶的區(qū)域除了存儲(chǔ)長(zhǎng)期記憶以外，還有管理短期記憶系統(tǒng)獲得短期記憶的速度的功能。這一管理機(jī)制可能在章魚遇到緊急和危險(xiǎn)事件而亟需快速學(xué)習(xí)時(shí)起關(guān)鍵作用。