作者：David Cyranoski，来自Nature杂志
记忆会消退，事件会被混淆，名字会与错误的脸庞联系起来，或者，在创伤后应激障碍的情况下，安全环境中的信号会错误地唤起本应属于战场悲剧的情绪。理解记忆检索的正常功能和功能障碍，为如何处理记忆障碍和学习障碍提供了线索。
在《Nature》杂志上发表的研究中，由瑞士巴塞尔弗里德里希·米歇尔研究所的神经科学家皮科·卡罗尼领导的一个小组揭示了结构性“踪迹”，这些“踪迹”通过防止不相关的事件唤起记忆，从而帮助保持记忆的精确性。
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该团队研究了当小鼠经历恐惧条件反射程序时，大脑海马体中突触结构（参与神经元到神经元信号传递的结构）的变化，在该程序中，它们爪子在特定房间内受到电击。几天后，如果小鼠进入那个房间，它们会吓得僵住。在另一个类似但不同的房间里，它们像往常一样嗅来嗅去。但大约两周后，小鼠在两个房间里都僵住了。记忆已被“泛化”，对广泛的线索产生功能性反应，而不是对已学到的特定线索产生功能性反应。“记忆仍然存在，它可能永远存在。但它会改变，”卡罗尼说。
当团队在条件反射过程中追踪海马体的结构变化时，他们发现在记忆形成后，称为颗粒细胞的神经元末端的突触结构数量大量增加，这些神经元的轴突被称为大型苔藓纤维。当记忆被泛化时，这些突触结构就消失了。
新突触
为了证实突触结构的形成与记忆精确度有关，卡罗尼的小组将缺乏形成突触连接所需蛋白质的小鼠进行了相同的电击治疗。在这些小鼠中，记忆仅在一天后就被泛化了。但是，当研究人员将该蛋白质引入海马体中的苔藓纤维神经元（即使只引入20%的细胞）时，小鼠恢复了维持数周精确记忆的能力。“这真的确定了这一点，”卡罗尼说。
当学习新技能时，会形成新的突触——这种特性被称为“可塑性”——卡罗尼的实验表明，它们的作用之一是抑制对不相关线索的记忆检索，马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的博士后研究员山姆·库克说，他研究记忆的神经生物学基础。“大量苔藓纤维末梢似乎在单一关联形成时经历可塑性，这一事实表明，它不是存储关于接收电击的实际环境的信息本身，而是编码大量不适合产生僵住反应的环境，”库克说。“抑制虚假关联可能是记忆的主要形式，这非常有趣。”
德国马丁斯里德马克斯·普朗克神经生物学研究所的神经科学家马克·许布纳表示，最令人兴奋的发现是特定记忆的形成与结构变化之间的高度空间和时间相关性。“这些数据比以往任何论文都更进一步地将哺乳动物大脑中的结构变化与非常具体的记忆的形成联系起来，”他说。
糟糕的记忆
卡罗尼说，这种现象可以提高对创伤后应激障碍 (PTSD) 的理解，在 PTSD 中，创伤性记忆会被与起源环境截然不同的环境唤起。小鼠记忆的泛化是 PTSD 的一种形式，但当小鼠重新被引入到它们被恐惧条件反射的环境中时，突触结构在几个小时内重新出现，精确的记忆得到加强，使它们免于在其他环境中焦虑。同样，PTSD 的一种治疗方法是“暴露疗法”，即将患者重新引入创伤事件发生的地方，以帮助他们控制恐惧。
库克认为，更广泛的疾病可能与此相关。“抑制虚假关联的丧失也可能与包括自闭症谱系障碍和精神分裂症在内的其他神经精神疾病有关，”他说。
建立这些联系需要时间。但眼前的未来提供了许多机会。卡罗尼说，后续研究的“空间非常大”。他计划首先分析海马体中不同形式的记忆，例如，比较情感记忆与冷酷、理性的认知记忆。“这是一种研究系统如何学习的方法。我们将按系统进行研究，”他说。
本文经《Nature》杂志许可转载。这篇文章于 2011 年 5 月 3 日首次发表。