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幾乎所有成年人,都記不起生命最初兩三年的經(jīng)歷。第一次走路、第一次說話、第一次感到恐懼,這些相關(guān)的記憶似乎全都消失了。
長期以來,主流觀點認為嬰兒無法保存記憶,因為他們的大腦尚未成熟。但奇怪的是,嬰兒顯然能夠?qū)W習、適應(yīng)和記憶。比如,只要在醫(yī)院被針扎過,再次看到針頭時,嬰兒通常都會立即放聲大哭。那么,嬰兒的記憶到底去了哪里呢?
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△ 來源:unsplash+
近些年來,越來越多的證據(jù)表明,嬰兒不僅能夠形成記憶,甚至在長大之后,這些記憶也可能并未丟失,只是被封存起來,暫時無法讀取。
1月20日,發(fā)表于《公共科學圖書館·生物學》(PLOS Biology)的一項研究中,科學家通過一種巧妙的方法,成功讓幼年小鼠的記憶保留到了成年。
01
回憶起童年記憶
小鼠與人類一樣,幼年個體可以學習、記憶,但這些記憶在長大后卻難以被調(diào)出,這種現(xiàn)象被稱為“嬰兒期遺忘”(infantile amnesia)。
在大腦中,記憶并不像照片一樣,是被存放在某個角落的實體。它們是由一群神經(jīng)元改變連接方式而形成的活動模式。科學家將這種神經(jīng)元連接的改變稱為“記憶痕跡”(engram):當同一群神經(jīng)元再次被激活,記憶便會浮現(xiàn);如果不能被激活,我們就會覺得自己“忘記了”這些記憶。
2023年發(fā)表在《科學·進展》(Science Advances)上的一項研究顯示,同一研究團隊就曾發(fā)現(xiàn),那些經(jīng)歷過“母體免疫激活”(maternal immune activation,即母親在懷孕期間發(fā)生過免疫反應(yīng))的小鼠,常常在成年后仍能記住嬰兒時期形成的記憶。這表明,懷孕期間的炎癥反應(yīng),似乎以某種方式破壞了小鼠大腦中控制嬰兒記憶“遺忘”的開關(guān)。
進一步研究發(fā)現(xiàn),一種名為IL-17a的免疫分子在其中起到了關(guān)鍵作用。如果母親在懷孕期間釋放IL-17a,就會影響胎兒大腦的發(fā)育。在接觸過IL-17a的小鼠中,“記憶痕跡”中的神經(jīng)元會擁有更多的樹突,彼此之間的連接也更加緊密,使得這些記憶更加牢固,更容易被激活,也更難被自然遺忘。
這讓研究者開始思考:有沒有可能,讓已經(jīng)“忘記”童年記憶的正常小鼠,再次回憶起這些經(jīng)歷呢?他們采用光遺傳學技術(shù),對存儲記憶的神經(jīng)細胞進行基因改造,使其能夠?qū)猱a(chǎn)生反應(yīng)。隨后,研究人員將藍光精準地照射在那些儲存著童年記憶的細胞上。結(jié)果,成年小鼠果然重新表現(xiàn)出了童年時期形成的恐懼反應(yīng)。
這一實驗表明,嬰兒期遺忘并不是記憶存儲失敗,而更像是記憶提取受限。記憶在物理層面仍然存在于大腦中,只是隨著成長,大腦逐漸失去了訪問這些記憶的“鑰匙”。
02
“罪魁禍首”是誰?
在這項最新發(fā)表于《公共科學圖書館·生物學》的研究中,研究人員進一步追問:究竟是誰,奪走了這把“鑰匙”?他們最終確認,導(dǎo)致嬰兒期遺忘的主要“幕后推手”,正是小膠質(zhì)細胞(microglia)。
小膠質(zhì)細胞可以被視為大腦中的免疫細胞,負責清理垃圾、應(yīng)對損傷。而近年來的研究發(fā)現(xiàn),它們還有一個關(guān)鍵角色:在大腦發(fā)育過程中主動塑造神經(jīng)回路。
在生命早期,小膠質(zhì)細胞尤為活躍,它們會修剪突觸,刪除神經(jīng)元之間多余的連接,使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更加高效。而這種“修剪”,很可能正是我們無法回憶起嬰兒期記憶的重要原因。
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小膠質(zhì)細胞的活動決定了嬰兒發(fā)育過程中哪些“記憶痕跡”會被遺忘(來源:Stewart E, et al., 2025, PLOS Biology, CC-BY 4.0)
為驗證這一點,研究團隊訓(xùn)練了17日齡的小鼠,讓它們學會:一旦進入某個特定的盒子,就會遭受電擊。此后,只要小鼠進入這個盒子,它們就會因恐懼而僵住不動,說明盒子已經(jīng)成功喚起了恐懼記憶。正常情況下,隨著年齡增長,這些小鼠會逐漸忘記這段經(jīng)歷,通常在25日齡左右便完全不再表現(xiàn)出恐懼反應(yīng)。
然而,當研究人員讓小鼠攝入一種能夠抑制小膠質(zhì)細胞活性的抗生素——米諾環(huán)素后,情況發(fā)生了變化。這些小鼠不再遺忘這段記憶。即便在完全成年后,再次被放回那個盒子,它們?nèi)匀粫蚩謶侄┳〔粍印?/p>
03
記憶沒有丟失
為了進一步追蹤大腦中存儲嬰兒期記憶的神經(jīng)細胞(即“記憶痕跡”),研究人員對這群細胞進行了熒光標記,并持續(xù)追蹤這些信號直到小鼠成年。
結(jié)果顯示,這些記憶在成年小鼠的大腦中依然存在,只是相關(guān)神經(jīng)元之間的連接被削弱了,在相同情境下不再自然激活。換句話說,“記憶痕跡”并未被抹去,而是被“靜音”了,大腦已經(jīng)無法正常讀取它們。
研究者認為,大腦這樣做必然有其原因。生命早期,大腦具有極高的可塑性,需要快速學習語言、社交線索以及世界運作的一般規(guī)則。此時,大腦的首要目標是探索世界,而非精確地長期存儲信息。
然而,高度可塑性是以犧牲穩(wěn)定性為代價的。在這一階段,突觸生成速度極快,但結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定,不利于記憶的長期保存和更復(fù)雜的認知功能形成。
隨著年齡增長,大腦逐漸降低可塑性,轉(zhuǎn)而追求穩(wěn)定性,并通過小膠質(zhì)細胞不斷“修剪”神經(jīng)連接,使神經(jīng)通路更加穩(wěn)固。讓早期記憶保持沉默,或許正是為了讓大腦能夠自由重組,不被脆弱的早期經(jīng)歷所束縛。
從這個角度看,遺忘也許并非缺陷,而是一種精巧的發(fā)育策略。
不過最后還是提醒一下,盡管研究者通過這些方式能讓小鼠記住嬰兒時期的記憶,但不建議你在自己身上嘗試,因為抑制小膠質(zhì)細胞的功能極可能導(dǎo)致未成熟突觸的過度殘留以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,這些缺陷在機制上與孤獨癥譜系障礙(ASD)等神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)。
撰文:冬鳶|審校:clefable
本文來自微信公眾號“環(huán)球科學”(id:huanqiukexue),如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系 newmedia@huanqiukexue.com
參考資料:
[1] https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003538&utm_source=pr&utm_medium=email&utm_campaign=plos006#pbio.3003538.ref020
[2] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg9921
[3] https://medicalxpress.com/news/2023-11-autism-brain-states-key-childhood.html
[4] https://www.eurekalert.org/news-releases/1112268
[5] https://www.zmescience.com/science/news-science/microglia-forgetting-being-a-baby/
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