遗忘是生活中的事实——许多人对此感到沮丧。但越来越多的证据反驳了我们对回忆失误或遗忘本质上是不好的看法。事实上,遗忘有时可以帮助人们应对心理压力或摆脱无用的知识。在一项新的研究中,都柏林圣三一学院的神经科学家托马斯·瑞安和他的同事们研究了我们每天经历的一种遗忘形式的基本生物学原理。他们的研究表明,当我们记不起旧的电话号码或高中老师的名字时,这些细节不一定丢失了。正如瑞安向《心智问题》编辑黛西·尤哈斯解释的那样,遗忘可能是一个积极的过程,大脑利用它来支持学习。他还讨论了痴呆症最终可能更多地反映了遗忘紊乱,而不是记忆丧失。
[以下是采访的编辑稿。]
您研究的一个观点可能有些人觉得违反直觉:遗忘可能是学习的一部分。这是怎么回事?
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我们常常认为遗忘是大脑的缺陷或局限。例如,痴呆症或脑外伤造成的记忆丧失可能是毁灭性的。
但是,当我们在生活中奔波时,我们也会经历“日常遗忘”——因为发生的事情太多了。为了在现代社会中发挥作用,我们需要学习和记住很多东西。有些是非常随意的,例如必须记住您永远不需要再用于学校考试的事实。另一些则并非如此随意,但仍然非常苛刻,例如您成为执业医生所需的知识。
尽管我们可能认为遗忘是一种麻烦,而且通常确实如此,但它可能是大脑的一种功能,而不是缺陷。神经科学领域越来越多的研究开始检验遗忘是适应性的而不是限制性的观点。
那么遗忘有很多种形式吗?
人们通常认为存在不同种类的遗忘,它们是截然不同的。我们可能会使用“失忆症”这个词来形容大多数人都会认同既不具适应性也无益处的一种遗忘。某些形式的失忆症使得难以形成新的记忆。另一些形式的失忆症使得难以回忆起受伤前形成的记忆。
但日常遗忘是不同的。如果您忘记了停车地点,没有人会称之为失忆症。或者,如果您期末考试考得不好,您不能告诉您的教授:“哦,对不起,我那天得了失忆症。” 这些情况代表了一种遗忘形式,在这种遗忘中,您无法轻易掌握该情境所需的记忆。
在您的新研究中,您研究了啮齿动物的日常遗忘。这些小鼠必须学习什么?
小鼠是非常好奇的生物。我们训练它们将物体与房间或环境联系起来。因此,我们在给定的情境中向小鼠展示了它们从未见过的物体——例如管子或锥体。
然后,在第二天或一周后,我们要求小鼠检查两个物体:一个与该情境相关联,另一个则没有。通常,动物会检查给定情境中的新物体。但是,如果它们忘记了这种关联,那么这两个物体看起来都是新的,并且小鼠会平等地探索这两个物体。
我们还研究了恐惧条件反射,在这种条件下,动物在特定情境中受到了非常轻微的电击——这对它们没有伤害——持续了几秒钟。之后,它们在同一环境中表现出僵硬的行为,前提是它们记住了这一点。如果小鼠在该情境中僵硬程度较低,则表明它们忘记了这种关联。
您是如何鼓励它们遗忘的?
人们认为自然遗忘的发生有很多原因。记忆可能只是随着时间的推移而消退。但是,遗忘也可能是由“倒摄干扰”引起的,当您在时间上非常接近地经历两个非常相似的事件时,就会发生倒摄干扰。其中一个事件的记忆会干扰另一个事件的记忆。
这是一种经过充分研究的效果,也是我们可以在自己的实验中控制的一种效果,这就是为什么我们在小鼠身上使用这种方法。例如,在情境 A 中向小鼠展示物体后,将它们置于情境 B 中,其中包含相同的物体。第二次经历使得它们更难记住情境 A 中的关联。
您还监测了大脑中记忆的形成。您究竟是如何做到的?
大脑在学习信息前后是不同的。这种差异是由大脑结构中的物理或化学变化造成的。我们将学习过程中发生并为记忆所必需的大脑变化称为印迹。
在过去的 10 年中,在啮齿动物大脑中标记和操纵特定印迹的能力真正改变了记忆领域——以及由此产生的遗忘领域。识别印迹的位置就像在大海捞针。例如,人脑有数十亿个神经元和数万亿个突触,并且变化一直在发生。其中一些与记忆无关。
为了找到印迹,我们使用基因技术来劫持所谓的即时早期基因,这些基因仅在特定神经元活跃时才会表达自身。结果是,我们可以永久性地基因标记这些细胞。通过这样做,我们基本上标记了我们知道在给定时间窗口内活跃的细胞——例如,当大脑正在形成记忆时。
通过将这些方法结合在一起,您有了一种方法,既可以观察小鼠学习或忘记关联,又可以观察与记忆相关的大脑细胞。这揭示了什么?
我们能够证明,在倒摄干扰的情况下,记忆在这种类型的遗忘中幸存下来,并且可以重新表达。那些原始记忆没有任何问题,即使小鼠未能回忆起它们。印迹不仅存在,而且是健康和功能正常的。
除了标记印迹细胞外,我们还用光遗传学受体标记了细胞,光遗传学受体是由光激活的离子通道。这种组合使我们能够打开和关闭特定的记忆印迹。当我们这样做时,我们发现我们可以通过刺激这些印迹细胞来让小鼠回忆起被遗忘的记忆。
我们还发现,如果我们光遗传学地阻断印迹细胞,同时我们将小鼠置于会干扰记忆形成的情境中,那么小鼠就不会遗忘。换句话说,您需要印迹细胞中的活动才能发生遗忘。
这是否意味着我们的大脑正在抑制记忆以帮助我们学习?
遗忘可能是由不同记忆之间的竞争引起的。因此,您可以说遗忘是一种学习和决策的形式。动物的大脑创造了一个竞争性印迹,然后大脑必须决定在给定的环境和时刻表达哪个印迹。
这如何融入与创伤或痴呆症相关的记忆丧失研究?
当我在麻省理工学院做博士后时,我的同事和我进行了首批整合光遗传学和印迹标记的研究之一。我们研究了药物引起的失忆症(药物会损害记忆巩固)和基因改造小鼠(作为早期阿尔茨海默病模型)。在那里,我们也发现我们可以光遗传学地刺激被遗忘记忆的印迹——并且记忆被回忆起来。
从那时起,其他研究小组在阿尔茨海默病模型、与年龄相关的记忆丧失、与压力相关的记忆丧失和睡眠剥夺引起的失忆症模型中也发现了同样的情况。在所有情况下,印迹都幸存下来——但记忆只能通过光遗传学激活来检索。
在我都柏林实验室最近完成的研究中,我们首次使用印迹操纵来研究自然遗忘。此外,我们发现,例如,简短的提醒训练课程可以帮助动物重新访问相同的印迹细胞。
您无法在阿尔茨海默病小鼠模型中做到这一点。如果您对这些小鼠进行相同行为的再训练,它们可以学会,但它们会为此创建一个新的印迹。
您的新研究能否为我们看待痴呆症提供信息?
即使我们的研究没有涉及阿尔茨海默病患者或任何疾病模型,它也可能打开一些有趣的大门。阿尔茨海默病等疾病中可能发生的情况是,自然遗忘过程——包括倒摄干扰——可能被错误地激活。结果,印迹幸存下来,但没有以正确的方式表达。
换句话说,疾病可能不是因为以某种方式降解了印迹而导致记忆丧失,而是可能触发了一种非常自然的遗忘过程,但其原因是不良适应性的。如果是这样,那么一些记忆丧失甚至可能是可逆的,因为印迹是完好无损的。这将是一种非常不同的病理性记忆丧失的思考方式,我们希望在未来对其进行测试。
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