本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
每个人都经历过这种情况。你想不起一个名字，或者你忘记了你的信用卡 PIN 码。与其等待两周才能在邮件中收到新的密码，如果有一种药丸可以吞下去，让你丢失的记忆重新回到你的脑海中，那岂不是很棒吗？这基本上是以色列魏茨曼科学研究所和布鲁克林纽约州立大学下城医疗中心的神经生物学家团队在对大鼠进行的实验中已经能够实现的目标——通过增强大鼠大脑中一种名为蛋白激酶 M zeta (PKM zeta) 的酶来增强模糊的记忆。
记忆很容易被破坏——头部撞击一下就可以做到。尽管需要一种药物来治疗健忘症和伴随多种痴呆症的记忆丧失，但科学家们一直受阻于寻找一种方法来加强新记忆的形成或改善对已消退记忆的回忆。许多药物会阻止记忆的巩固，甚至还有药物可以“消除”创伤事件的强烈记忆，但到目前为止，人们非常渴望的“聪明药丸”仍然难以捉摸。在 2011 年 3 月 4 日出版的《科学》杂志上发表报告的科学家声称，他们发现了一种增强记忆形成和增强对已减弱的现有记忆回忆的新方法。
科学家们从先前的发现开始，即当记忆形成时，酶 PKM zeta 在存储记忆的适当神经元中合成。他们知道，如果这种酶被破坏，记忆形成就会受损。这让研究人员想知道，增加神经元中这种酶的量是否可以改善记忆。
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科学家在实验中使用的记忆测试，称为条件性味觉厌恶，是每个人都熟悉的。如果您在饮用某种物质（比如朗姆酒和可乐）后感到不适，您之后就会对它的味道产生非常强烈的厌恶感。这种记忆可以持续很长时间，而且您不需要重复不愉快的经历来形成这种强烈的记忆。神经科学家用糖精给大鼠的水调味，然后给它们注射一种无害的药物，使大鼠感到不适。几天后，当给大鼠选择饮用糖精调味水或纯净水时，大鼠强烈避免饮用带有甜味的水，因为它们已经学会将这种味道与生病联系起来。
科学家使用病毒将产生 PKM zeta 的基因输送到适当的神经元中，在对大鼠进行味觉厌恶测试训练之前增加了大鼠体内这种酶的量。一周后进行测试时，这些大鼠对饮用调味水的厌恶感更强，表明它们在水的味道和事后生病的记忆之间形成了更强的学习关联。推及到人类，在考试前服用一种提高人脑中 PKM zeta 水平的药丸，可以更容易地学习和记住材料。但这对于患有健忘症的人没有帮助，因为他们的记忆已经丢失。在记忆形成并开始消退后，提高 PKM zeta 水平是否可以增强回忆？
为了找出答案，科学家们在对大鼠进行避免糖精调味水训练一周后，提高了大鼠大脑中 PKM zeta 的水平。他们发现，一周后（训练后两周）进行测试时，这些大鼠对调味水的厌恶感比训练后未接受 PKM zeta 的大鼠要强得多。这是第一份关于通过在记忆形成后给予治疗来增强记忆的报告。
为了理解这是如何工作的，了解记忆是什么以及它们如何在细胞水平上形成是有帮助的。记忆是神经元之间连接的形成或加强，例如传递糖精味道的神经元和传递不适感觉的神经元之间的连接。在学习中，神经元之间的突触连接可以通过突触中的化学反应暂时加强，使其对刺激更敏感，但这些记忆，就像保留足够长时间以拨打电话的电话号码一样，会迅速丢失。长期记忆需要构建新的突触结构，包括通过简单地在突触中添加更多和不同种类的神经递质受体，使现有突触对神经递质更敏感。然而，这项构建工作不是由 PKM zeta 完成的。相反，PKM zeta 就像建筑工地上的工头，指导其他蛋白质的行为，这些蛋白质构建了加强突触的细胞结构。
研究人员测试了是否只有最近的记忆才会被提高 PKM zeta 水平加强的可能性，方法是训练大鼠避免糖精调味水，然后再训练它们避免盐调味水。结果是，通过在训练后提高 PKM zeta 水平，两种记忆都得到了增强。这表明，增加神经元中这种酶的量会加强神经元上的每一个突触。但是，如果每个记忆，无论多么重要或琐碎，都像粘蝇纸一样粘在我们的脑海中，这可能会导致混乱。
PKM zeta [黄色，左图] 只会到达某些突触（图中绿色的旋钮状结构），据推测，这是因为它优先被暂时存储记忆的突触所吸引，在那里它会永久性地加强这些连接以及它们所持有的特定记忆。
然而，情况似乎并非如此。通过用荧光分子标记 PKM zeta，神经科学家可以通过显微镜观察并看到新合成的酶在神经元中的去向。“他们正在做的是观察 PKM zeta 是否到达为特定新记忆形成连接的特定突触，”Sacktor 博士在谈到他未来的研究时告诉我。初步结果表明，PKM zeta 并非到达每个突触（见图）。结果表明，PKM zeta 会到达暂时存储记忆的特定突触，据推测，这是因为暂时加强适当突触的化学反应以某种方式标记突触，从而吸引 PKM zeta 到达该突触，以便 PKM zeta 可以指导其他蛋白质使该记忆保持粘性。
就像迈达斯国王一样，因为他的愿望成真，即他触摸到的一切都会变成黄金而受到诅咒，永久保留记忆可能会使人衰弱。这是因为遗忘与记忆对于学习同样重要。坏习惯无法克服；技能无法提高；信息（例如旧地址或电话号码）无法更新；创伤事件永远不会从创伤后立即淹没一个人的恐怖中消退。
“我们不知道[增强记忆的药物]会产生什么负面后果，”该论文的通讯作者之一 Todd Sacktor 博士告诉我。“对于患有健忘症的患者，例如神经退行性疾病患者，益处可能大于负面影响。”
尽管记忆有很多种，它们以不同的方式存储并位于大脑的不同位置，但 Sacktor 博士认为这种方法可能对所有类型的记忆都有用，而不仅仅是对厌恶事件的记忆。“因为抑制 PKM zeta 会破坏多种形式的记忆，我猜想它也会增强多种形式的记忆。”
这些发现提出了一个由来已久的问题，即遗忘是记忆记录被破坏的结果，还是记忆仍然存在但无法找到。“这项研究当然没有回答这个问题，”Sacktor 博士回答说。“我的观点是，随着我们更多地了解参与记忆存储和回忆的分子，这种争论将逐渐消失。”
发现一种增强记忆的方法可以帮助许多人，特别是那些晚年经历认知能力下降和可能使人衰弱的严重健忘症的人。许多人在脑损伤后患有健忘症，但药物开发并不是这项研究的动机。“这项研究的重点是更好地了解记忆是如何存储的，这是生物学中最基本的谜团之一。”
参考文献
Shema, R. (2011)。新皮层中蛋白激酶 Mζ 过表达增强巩固的长期记忆科学 第 331 卷，第 6021 期，第 1207-1210 页 DOI: 10.1126/science.1200215
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关于作者：R. Douglas Fields 博士是美国国家儿童健康与人类发展研究所神经系统发育和可塑性部门主管，马里兰大学帕克分校兼职教授。Fields 曾在斯坦福大学、耶鲁大学和 NIH 进行博士后研究，是期刊《神经元胶质生物学》的主编，也是神经科学领域其他几家期刊的编委会成员。他是新书 The Other Brain (Simon and Schuster) 的作者，该书是关于大脑中不使用电力进行交流的细胞（神经胶质细胞）的。他的爱好包括制作吉他、登山和水肺潜水。他住在马里兰州银泉市。
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