找回“丢失”的记忆很简单？操控记忆的时代可能已经不远了

1904年，德国生物学家理查德·西蒙提出了一个观点，指出记忆的痕迹是由一组不连续的大脑细胞连接之后拼凑起来的，而大脑在受到刺激时，会回放这段记忆。他将这种想象中的生理回路称为“engram”，即“记忆痕迹”。而证实记忆痕迹的存在还需要等到后来光遗传学技术的发展。正是有了用光激活的“镊子”，科学家才得以对记忆痕迹回路进行精细的剖析。2012年，日本生物学家利根川进利用光遗传学技术，在麻省理工学院的实验室里首次揭示了记忆痕迹的真实存在。

随后，德国心理学家艾宾浩斯制了人类记忆的遗忘曲线，发现约70%的记忆会在几小时内快速忘记。

第一次有关人类记忆形成和储存的实验性证据要追溯到1953年。当时，27岁的美国人亨利·莫莱森为了治疗癫痫症，切除了大脑中三分之二的海马体。令主持手术的外科医生感到震惊的是，这次手术摧毁了莫莱森产生新记忆的能力，而他原来的记忆则保留了下来。这场计划外的实验表明海马体是形成新记忆的必需结构，尤其是背景丰富、每天都会产生的“间歇性”记忆。

记忆是人脑对经验过事物的识记、保持、再现或再认，它是进行思维、想象等高级心理活动的基础。人类记忆与大脑海马结构、大脑内部的化学成分变化有关。

人类在出生之后，大脑依然会继续发育的。但是由于大部分神经细胞没有增殖能力，会不断衰老死亡。所以，我们脑中的神经元是会一直减少的。人神经细胞的数量在刚出生的时候最多，随着年龄的增长而逐渐减少。并且，神经细胞的减少速度比大家想象的要快得多，每天都会数以万记的神经元死亡。就这样，人从出生到70岁的时候，脑内神经元会减少30-50％左右。对应的，成年之后，我们的大脑体积一直会变小。正常而言，等我们到七八十岁的时候，大脑体积会萎缩15%左右。

记忆存在不同的类型，它们的形成、存储和提取涉及不同的神经机制。不同的记忆存储于不同的位置。记忆存储于神经元与神经元之间的连接内，神经元与神经元通过突触相互连接。脑内神经元在我们出生后就一直在缓慢的衰亡。沟通神经元的突触存在先急剧增加、修剪，而后不断更新的过程。

记忆的丢失对于两类人特别明显，一类是从出生到突触大修剪期间的某些记忆，即我们常说的婴儿时期的记忆。因为4~10岁期间的突触大裁员计划已经将之前形成的大部分突触都给剪断了，而我们婴儿时的记忆便是通过突触存储在神经元与神经元的连接内的。皮之不存，毛将焉附？这一部分记忆已经永远离我们而去了，咱这辈子就别指望还能回忆起啦。另一类就是阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)患者。他们的大脑因为病症的原因，丢失了大量的神经元。之前丢失的是神经网络的各个节点（神经元）间的联系（突触），这种情况下丢失的直接是各个节点（神经元），甚至是整个细胞集合。当然，记忆丢失的现象就更为明显了。

在脑科学领域的飞速发展的今天，或许操控人类记忆痕迹的时代已经离我们不远了。

来自麻省理工学院的科学家们提出了记忆的存储和提取是通过两条截然不同的神经环路实现的，而并非一直被认为的同一条的理论，他的团队还发现对一个事件的记忆是在大脑负责长时记忆（long-term memory）和短时记忆（short-term memory）的不同脑区同时形成的，并不是先在一个脑区内形成短时记忆随后再转移到另一个脑区形成长时记忆。他们最近的、也最令人叹为观止的发现，是当下无法被唤起的记忆也许有一天可以重新被我们的意识所觉察。

利根川是麻省理工学院Picower研究所生物和神经科学教授，他曾赢得1987年的诺贝尔生理学奖，大约10年前，他利用光遗传的手段将他研究的精确度提升到了一个新的高度。这项技术由斯坦福大学的生物工程师卡尔·戴塞尔罗斯等研发，通过修饰实验动物的基因使其细胞可以表达一种从绿藻中提取的、对光敏感的蛋白——光敏感通道蛋白（channel rhodopsin）。随后，研究者就可以通过光线照射来激活这些细胞。这样利根川进和他的同事就能使用光遗传的手段，在特定的脑区根据研究需要激发神经活动。

这项技术让利根川进证实了关于记忆形成和储存的现有理论是错误的，至少，是不完善的。他和罗伊以及其他的同事一起站在了神经科学领域法则的对立面，报道了在被称为海马（hippocampus）的脑结构中，产生记忆的神经环路并非事后进行回忆的神经环路。相反，重拾一段记忆需要海马下托（hippocampus’s subiculum）中的另一条被科学家称为“迂回环路”（detour circuit）的神经环路，它与负责记忆形成的主要环路是泾渭分明的。

他的团队通过基因工程技术仅让海马下托神经元这块脑区的神经元合成光敏通道蛋白，之后，他和他的团队就可以通过光纤维发射的激光来激活或者沉默这些下托神经元，不干扰周围神经细胞的活动。研究发现，海马神经元（红色）对新记忆的形成是必要的，但负责回想记忆的是海马下托部分的神经元（绿色）。

在下托神经元被关闭的时候，经过预处理对特定的笼子会感到害怕的小鼠不再表现出恐惧了。这些小鼠无法重拾他们的恐惧记忆，也证实了回想一段记忆需要海马下托的正常功能。但是，如果研究者仅仅在进行恐惧学习的预处理时“关闭”海马下托神经元，之后小鼠可以毫无障碍地记起这段恐惧记忆。因此，一定是海马区的另一块不同的区域负责编码记忆。类似的，当研究者关闭或开启主要的海马神经元环路时，他们发现只有记忆的形成而非回想受到了影响。

在这个团队最新发表的《科学》论文中，他们使用了上述的手段来建立一种拥有能响应光照的学习细胞的小鼠品系。他们将小鼠在一种特殊的笼子中饲养，给它们的脚部轻微的电击，让这些小鼠对这个笼子产生恐惧的记忆。一天后，他们将这些小鼠放回到这个笼子中，用激光照亮并激活那些储存了这段记忆的细胞。

正如期望中那样，与短时记忆相关的海马神经元响应了激光的照射。但是令人惊讶的是，一群前额叶皮层的神经元同样做出了响应。皮层的细胞几乎立刻产生了关于足部电击的记忆，远远早于前期预计的时间。

但是科学家注意到，尽管这些皮层神经元可以很早地被激光激活，但是它们无法在小鼠回到电击发生的笼子后自发兴奋。这些细胞被研究人员称为“沉默的印迹细胞”，因为它们储存了记忆但是不会对正常的回忆刺激讯号做出响应。但是在随后的几个星期里，这些细胞似乎逐渐成熟起来，并且成为重拾记忆的机制的必要部分。

尽管不确定的迷雾还围绕着沉默印迹细胞，但这个概念为我们提供了一个迷人的愿景：拥有获取隐藏记忆的未来。重新激活沉默的记忆印迹可以让例如阿尔兹海默患者、经历过爆炸冲击的军人、在激烈的近身比赛中脑震荡的运动员重获已经无法记起的记忆。利根川进过往的研究暗示了患有认知能力障碍的人可能储存了许多记忆，他们仅仅无法回忆起来而已。如果你人为的增加了树突棘的密度，注射可以促进它们形成的酶，那么这些沉默的印迹就可能会转变成活跃的印迹。这些沉默的记忆可能都会重新出现。