记忆以持久变化的形式在大脑中存储，这一概念最早可追溯至公元前350年柏拉图和亚里士多德时期，但是有关它的科学表达则出现在1904年，科学家Richard Semon提出“记忆印迹”这一概念，用来描绘存储及回顾记忆的神经底物。但自从Karl Lashley在大鼠大脑中找寻印迹失败后，大部分试图定位该印迹的研究都被抛弃了。Donald O. Hebb的理论中，突触强度和神经元连通性增强对记忆形成至关重要，但在细胞整体水平上，这些持久性突触连通性与特定的、行为可区别的记忆之间的因果关系亟待进一步试验技术的验证。近期，多伦多大学Sheena A. Josselyn和MITSusumu Tonegawa两位学者在SCIENCE上发表综述，对记忆印迹给予科学性回顾及展望。
记忆是利用过去来服务现在或未来的能力，它对我们的日常生活至关重要，并定义我们是谁。没有了记忆，我们将处在永恒的现在。一段经历过后记忆仍然存留，表明这段经历的内部表现存储在大脑中，并且以后可以重建和使用。这一记忆表现在1904年被进化动物学家Richard Semon正式命名为“记忆印迹”，指的是通过学习而引起的持久离线的物质和/或化学改变，并且为新形成记忆关联奠定基础。
0
1
印迹细胞形态学
图1. 一个印迹细胞和旁边一个非印迹细胞。
在海马内部，齿状回细胞由生物胞素填充（白色）来检测形态学。印迹细胞在情景恐惧调节下可表达红色荧光蛋白mCherry，该蛋白与生物胞素信号重叠显粉色。穿孔路径的轴突（绿色）表达兴奋性视光敏感通道蛋白2和荧光标记（增强的黄色荧光蛋白），齿状回颗粒细胞层上叶由DAPI（蓝色）显示。
0
2
早期评估记忆印迹的实验策略
早期科学家虽定义并描述了记忆印迹，然而关于其生物基础研究匮乏，现阶段新工具如脑成像的开发使细胞团在单个细胞水平得以成像并被操控，越来越多的研究人员开始找寻并操纵记忆印迹时所涉及的脑活动模式以便更好的了解记忆。研究记忆印迹的复兴可能与以下两项相辅相成的研究相关，即针对忆印迹支持的小鼠特定记忆的单个神经元为目标应用干预策略。
01 | 功能缺失 |
切除分配给特定标记的杏仁核外侧神经元亚群会干扰随后的记忆恢复（图2）。
图2. 记忆印迹功能缺失实验扰乱随后的记忆恢复。
02 | 功能获得 |
人为再次激活恐惧实验中被活化的海马齿状回神经元亚群，可诱发无外因刺激的记忆恢复（图3）。普遍观点认为特定记忆印迹分布在大脑多个区域。
图3. 用于记忆印迹总体的识别和分布的功能获得方法
随后很多研究室的发现均运用相似的策略来鉴定支持不同类型记忆的大脑其它区域的记忆印迹。
0
3
近期记忆产生及人工智能下的记忆操控
近期在记忆印迹方面取得了一些进展，首先，在一个特定的大脑区域内，符合条件的神经元竞争性分配到一个记忆印迹中，相对的神经元兴奋性决定了竞争的结果。基于兴奋性的竞争也指导着大脑中多重记忆的组织并决定这些记忆印迹怎样相互作用。第二，研究观察了神经元离线的本质和持久的变化，发现这些神经元的突触强度和树突棘密度增加，并优先连接到其他下游记忆细胞。因此，增强的内在兴奋性和突触可塑性共同作用形成印记，这些机制也涉及记忆巩固和检索过程。
现如今，人为操控记忆的编码和处理过程可以产生假的记忆，甚至可以将记忆植入到没有任何自然感官经验的小鼠身上而创造出记忆。此外，在失忆症小鼠的身上发现了“沉默”印迹，人工重新激活沉默印迹可诱导记忆恢复，而自然线索却不能（图4）。内源性记忆印迹的沉默可能导致随时间变化（记忆巩固）或不同情况下（恐惧记忆消退）的记忆。这些研究显示，记忆印迹一旦形成，根据其可恢复性，可能会以多种不同状态存在。尽管最初对记忆印迹的研究集中在单一大脑区域，但新兴的概念提出，特定的记忆是由一个记忆复合体支持的，它由分散在多个大脑区域的功能连接的记忆细胞群组成，每个集合支持整体记忆的一个组成部分。
图4. 在记忆缺失条件下激活和沉默记忆印迹细胞。
识别和操纵印迹细胞和全脑印迹复合物的能力将记忆研究推向令人兴奋的新纪元。许多实验室的发现开始将印迹定义为记忆的基本单位，相关研究仍然存在许多问题。短期而言，描述信息如何存储在印迹这一特征至关重要，包括印迹构架如何影响记忆质量、强度和精度，多个印迹是怎样相互作用，印迹如何随时间变化，以及印迹沉默在这些过程中的作用。长期目标是利用啮齿动物研究印迹的基础来了解人类是如何获得、存储和使用信息的，从而促进人类对记忆或其他信息的处理，记忆缺失疾病如阿尔茨海默症的治疗。神经科学和人工智能（AI）的连接为各自领域提供重要动力基础，低侵入性到无创技术的发展，基于啮齿动物的印迹知识的不断增长可能实现人类记忆治疗的新策略。
联系客服
