是什么决定了记忆的长短？

walysj

每天，我们的脑都会把短暂的印象、灵光一现的念头以及痛苦的时刻转化为持久的记忆。这些记忆塑造了我们的自我意识，也指导着我们如何在世界中行事。不同记忆的存留时长是截然不同的，从几个小时，到几天、几个月，甚至数十年。


那么，我们的脑究竟是如何决定哪些信息值得保留，并应该保留多久的呢？长期以来，当科学家思考记忆为何能够持久存在时，倾向于认为我们的脑中存在一些具有“开关”功能的记忆分子——只要把开关拨到“开”，这段记忆就会被标记为持有状态，并永久维持下去。然而，一直以来，对于记忆是如何在长时间尺度上保持稳定的分子机制，科学家知之甚少。


现在，一项新发表于《自然》杂志的研究显示，记忆能否长期储存，依赖于在多个脑区中依次启动的一连串“分子计时器”。换言之，我们能记住什么，其实是一个持续演变的过程，而非一个一劳永逸的“开关”动作。




  记忆“开关”无法解释一切  


几十年来，记忆研究主要聚焦于两个脑区：一个是负责短期记忆的海马，另一个是被认为是长期记忆“最终归宿”的皮质。科学家过去认为，皮质中的长期记忆由某种生物学的“开关”所控制。换言之，在已有的记忆模型中，一旦某段短期记忆被标记为长期存储，它就会无限期保留。


然而，近年来，科学家逐渐意识到，这种模型过于简单。例如，它无法解释为什么有些记忆会被遗忘，也无法解释为什么有些记忆只持续几周，而有些却能伴随一生。


2023年，神经学家Priya Rajasethupathy和她的团队发现，存在一条连接了短期记忆与长期记忆的“高速通路”。这条通路的重要组成部分，就是位于脑部中央的丘脑：丘脑不仅能帮助选择哪些记忆应该被保留，还负责将它们传送到皮质进行长期稳定化。


这一发现为探索记忆研究中一些最根本的问题奠定了基础，例如：记忆在海马短期储存之后会经历什么？又有哪些分子机制，负责将重要记忆“提升”到皮质长期保存，并让不重要的记忆“降级”为遗忘？




  虚拟现实行为实验  


为了解答这些问题，在新的研究中，Rajasethupathy团队利用虚拟现实设计了一种行为任务，让48只小鼠在实验中形成多种记忆，但在数周时间内，只有部分记忆会被成功巩固，而其他的记忆则被逐渐遗忘。


过去的研究表明，在学习过程中，重复的次数越多，记忆越可能被长期保存。因此，在新的实验设计中，研究团队设计了不同出现频率的情境，让小鼠学习不同频率出现的“情境-结果”的关联，然后对比了频繁出现的情境与很少遇到的情境的记忆差异。


具体而言，小鼠会接触两种与奖励相关的情境，其中一种以高重复频率呈现，另一种以低重复频率呈现。团队预计，小鼠在学习阶段会习得这两种关联，但在之后的数周内只会保留对于高重复情境的记忆。


实验结果表明，通过调整某些情境的重复次数，研究人员成功地让小鼠对其中一部分内容记得更牢，而对另外一些记得较弱。随后，研究人员再检查大脑，寻找与记忆持久性相关的机制。随后，他们追踪了特定脑回路中，与记忆巩固或遗忘相关的分子程序，并观察它们如何随着时间产生分化。




  分子计时器  


他们发现了三种关键的转录调控因子——丘脑中的Camta1和Tcf4，以及前扣带皮质中的Ash1l：它们对记忆的最初形成并不是必需的，但对记忆的维持至关重要。干扰Camta1和Tcf4，就会破坏丘脑与皮质之间的功能连接，从而导致记忆衰退。


根据这一模型，在海马形成基本记忆之后，Camta1及其靶会确保记忆的早期稳定性。随着时间推移，Tcf4及其靶被激活，提供细胞黏附和结构支持，使记忆继续得以维持。最后，Ash1l会调动染色质重塑程序，使记忆变得更加牢固持久。


换言之，这表明长期记忆并不是由某个单一的分子开关维持的，而是由一系列跨脑区、随时间依次启动的基因调控程序接力完成，就像一连串的“分子计时器”：最早启动的“计时器”开启得迅速，但消退得也快，使得记忆容易被快速遗忘；而后续的“计时器”启动更慢，却能带来更稳定、持久的记忆。这种分阶段的机制让脑能够把重要经历“晋升”为长期记忆，而让不重要的经历自然消退。


另外，值得一提的是，Ash1l 属于一种名为“组蛋白甲基转移酶”的蛋白质家族，它在其他生物系统中也参与“记忆”的维持。在免疫系统中，这类分子能帮助身体记住过去的感染；在发育过程中，它们能帮助细胞记住自己已经成为神经元或肌肉细胞，并长期维持这种身份。而脑可能正在重新利用这一类普遍存在的细胞记忆机制，来支持认知层面的记忆。这些发现将有望对治疗记忆相关疾病提供重要启示。


在下一步研究中，研究人员将着重探索这些不同的“分子计时器”是如何启动的，以及是什么决定了它们的作用时长。归根结底，他们想要探索的一个重要问题是：脑是如何判断一段记忆的重要性，以及它应该存在多久的？

#参考来源：

https://www.rockefeller.edu/news/38658-how-the-brain-decides-what-to-remember/

https://www.rockefeller.edu/news/38669-your-memories-are-governed-by-hidden-timers-inside-your-brain/

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09774-6

#图片来源：

封面图&首图：chenspec / Pixabay

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@元宝