揭秘章魚大腦記憶的奧秘

　　以色列希伯來大學(xué)Alexander Silberman生命科學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)系的Benny Hochner博士領(lǐng)導(dǎo)的對章魚的研究，揭示了大腦儲存和讀取記憶的機(jī)制。

　　章魚等頭足類動物，因?yàn)榫哂邢鄬�較大的腦并能夠被訓(xùn)練完成各種學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)，而被認(rèn)為是最聰明的無脊椎動物。章魚的行為體系和學(xué)習(xí)記憶能力的復(fù)雜程度甚至與高級脊椎動物相當(dāng)。但是，無脊椎軟體動物的大腦，無論神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)目和解剖學(xué)復(fù)雜程度上都大大不如脊椎動物大腦�？茖W(xué)家們試圖通過研究這種獨(dú)特的生物，來解釋現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)最吸引人的問題之一：大腦是怎樣儲存和讀取記憶的?

　　在此前的研究中，Hochner發(fā)現(xiàn)章魚大腦中一處對學(xué)習(xí)和記憶很重要的區(qū)域，它表現(xiàn)出了興奮性、活性依賴的長時(shí)程突觸增強(qiáng)(LTP)過程，并與脊椎動物大腦的過程驚人地相似。

　　LTP 過程能夠在幾天甚至整個(gè)生命周期內(nèi)，通過增強(qiáng)突觸的電信號傳遞而達(dá)到促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞信息轉(zhuǎn)換的作用。人們相信，大腦存儲記憶區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞間的突觸連接，在執(zhí)行某種特定學(xué)習(xí)功能中會因?yàn)榛钚哉T導(dǎo)的LTP過程而變得更活躍。 Hochner說：“你可以把這描述為在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中用來存儲長期記憶的‘記憶痕跡雕刻’”。

　　在最新發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上的文章中，Hochner描述了他是怎樣在章魚大腦中測試上述理論的。他通過使用人造LTP和電激勵來阻斷大腦的LTP過程。

　　當(dāng)在指定訓(xùn)練前使用這些技術(shù)阻斷LTP時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的章魚在第二天的長期記憶測試中并不能很好地回憶起任務(wù)。通過破壞章魚大腦中的特定線路連接來阻止感官信息到達(dá)學(xué)習(xí)記憶區(qū)也得到了類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些結(jié)果證明了LTP對產(chǎn)生記憶確實(shí)十分重要。

　　無脊椎動物中存在LTP過程的這一事實(shí)說明，LTP過程是調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)記憶的十分有效率的機(jī)制。對章魚的研究實(shí)驗(yàn)還對揭示記憶系統(tǒng)是怎樣組織的有所幫助。 Hochner說，即使承認(rèn)LTP對于學(xué)習(xí)記憶很重要，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來理解人類和其他動物大腦是怎樣利用這一分子層面的過程存儲和重新讀取記憶的。

　　Hochner認(rèn)為這項(xiàng)研究還暗含著與學(xué)習(xí)記憶的組織相關(guān)的問題。有文獻(xiàn)記載，記憶過程可以分為幾分鐘幾小時(shí)的短時(shí)記憶和能夠把重要事情儲存很多天甚至一生的長時(shí)記憶。有趣的是，同包括人類的哺乳動物一樣，章魚的短時(shí)和長時(shí)記憶也是兩個(gè)分離的系統(tǒng)，位于大腦不同的區(qū)域。

　　目前人們還并不清楚這兩個(gè)系統(tǒng)是否和怎樣相互關(guān)聯(lián)的。但是，章魚大腦的組織展示了一個(gè)此前從來沒有沒描述過的信號混雜方式。在章魚大腦內(nèi)，短期和長期系統(tǒng)是并行而不是獨(dú)立地工作的。這是因?yàn)檎卖~腦內(nèi)長期記憶的區(qū)域除了存儲長期記憶以外，還有管理短期記憶系統(tǒng)獲得短期記憶的速度的功能。這一管理機(jī)制可能在章魚遇到緊急和危險(xiǎn)事件而亟需快速學(xué)習(xí)時(shí)起關(guān)鍵作用。