科学家认为,他们或许很快就能编辑人类记忆

A scientist manages a 3D bioprinter prototype which for the first time is able to replicate human skin that can be used for transplants and testing in the cosmetic, chemical and pharmaceutical industries, at Carlos III University in Getafe, Spain, February 2, 2017. Picture taken February 2, 2017. REUTERS/Sergio Perez - RTX3135V
Samuel Schacher, researcher from CUMC, wants to eliminate problematic non-associative memories.Image: REUTERS/Sergio Perez
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记忆如何运作

研究人员最近发现,两种不同类型的记忆在同一神经元中运用完全不同的过程,这为开发治疗焦虑症和创伤后应激障碍(PTSD)的新药打开了道路。

这一发现挑战了早期研究的结论;早期研究认为,创伤事件的记忆会以相同方式调用同一批神经元,因此无法从物理层面加以区分。

哥伦比亚大学医学中心(CUMC)和麦吉尔大学的科学家团队分析了一种名为海兔 的海洋蜗牛的神经元,以检验一种假说,解释为何与不愉快经历相关事件的记忆本身也会引发焦虑。

神经元通过强化彼此相连、名为突触的化学连接来形成长期记忆。

可能对生物体造成伤害的经历,例如触摸高温表面或遭受暴力,会随着神经元之间的连接增强而被编码为联想记忆。

经历并不总是那么界限分明;生物体可能在听到铃声时触摸了高温表面,也可能在遭受袭击时听到附近有狗吠。铃声可能与经历有关,也可能只是偶然出现——神经元仍会记录这些信息,以备不时之需。

有时,这种偶然记忆对当事人毫无益处,反而引发焦虑,却无助于防止他们日后受到伤害。

许多患有PTSD的人会因看似无关的刺激而联想到创伤,并再次经历创伤。

“我常举的例子是:如果你走在犯罪率很高的地区,抄近路穿过一条昏暗的小巷时遭到抢劫,之后恰好看到附近有个邮箱,那么以后你想寄东西时,可能会变得非常紧张,”CUMC研究人员塞缪尔·沙赫尔说。

邮箱这一偶然记忆引发的焦虑会干扰一个人的生活:遇到类似无害的邮箱时,人会产生应激反应,却无助于避免日后遭到抢劫。

Image: The Conversation

抹去记忆

突触标记与捕获假说认为,即使是微弱刺激,只要与经由另一突触传入神经元的较强刺激配对,也能形成长期记忆。

神经元储存记忆所需的变化由称为可塑性相关蛋白的化学物质触发;根据该假说,这些蛋白会以某种方式在每个突触处被“标记”。

先前研究表明,两种记忆形成背后的化学过程具有共同特征,因此无法将它们区分开来。

但如果这些假想的标记恰好有所不同,就会形成一种可加以利用的物理特性。

“我们目前研究的一个重点,是开发策略,消除创伤经历中可能在大脑留下印记的问题性非联想记忆,同时不损害联想记忆。联想记忆能帮助人们在未来作出明智决定——例如,不在犯罪率高的地区抄近路穿过昏暗的小巷,”沙赫尔说。

为简化研究,研究人员选取了一对蜗牛感觉神经元,它们连接到同一个运动神经元。

其中一个感觉神经元受到刺激,代表形成强烈的联想记忆;另一个则受到刺激,以诱发偶然的非联想记忆。

研究人员发现,每个突触处连接强度的变化由两种不同的蛋白质——激酶——决定,他们将其称为蛋白激酶M Apl I和蛋白激酶M Apl III。

只选择性地阻断其中一种激酶,就能阻止特定经历在神经元上留下印记,几乎将那段特定记忆彻底抹去。

这对海兔先生来说是个好消息,海兔但人类呢?

幸运的是,脊椎动物也有类似的激酶参与记忆形成,这表明我们的脑以相当类似的方式运作。

要研制出能够阻断创伤记忆的药物,还需要大量研究,但这项研究为一扇曾被认为已经关闭的大门打开了入口。

“抹去记忆有望通过消除导致不良生理反应的非联想记忆,缓解PTSD和焦虑障碍,”CUMC的江源·胡说。

有朝一日,遭到抢劫后或许可以服用一片药,让大脑忘掉邮箱和狗吠声,同时仍记得袭击者夹克的颜色。

近期研究还表明,忘掉偶然信息可能大有裨益,有助于大脑保留其他关键信息。

即便不考虑潜在的治疗应用,这一发现也为解开大脑如何形成长期记忆之谜增添了重要线索。

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