给大脑装光控开关,寻找丢失的记忆

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2015年5月29日，麻省理工学院Tonegawa研究小组发表文章称：那些因遗忘而丢失的记忆，可以通过光刺激脑细胞而唤起。研究结果对神经科学领域中的记忆缺失问题也有了新的解释。在实验室内，研究人员已经成功实现将小白鼠的恐惧记忆转化为快乐的记忆，用的工具就是激光。

如果将来此项“光遗传学应用于唤起记忆”技术普及应用，对苦恼于记忆遗忘的学生来说，真是“喜大普奔”的事情，“爸爸妈妈再也不用担心我的学习啦！”

一起来认识光遗传学

这已经不是光遗传学第一次出现在人们的视野中了，2010年著名的方法学期刊《Nature？ Methods》评选出的年度技术就是光遗传学技术，这项对生物学研究有深远影响的技术给神经学带来了一场革命。

什么是光遗传学？光遗传学是一项结合遗传工程与光，来实现操作某些特定神经细胞活性的方法。光遗传学，即是研究人员使用某一种新的光控方法选择并操作某种生物的一类细胞。

目前，已经有多项利用光影响大脑的研究实验取得了成功。麻省理工学院的科研人员已经实现了对大脑中的旧记忆进行编辑的过程，知道了如何在大脑中植入虚假或新的记忆。另外，也已经有实验室成功将小白鼠的恐惧记忆转化为快乐的记忆。

丢失的记忆真的丢失了吗？

记忆的科学释义是：人脑对经历过事物的识记、保持、再现或者再认。它是进行思维、想象等高级心理活动的基础。人类记忆同大脑中的海马体以及大脑内部的化学成分的变化相关。举例来说，我们学习知识，然后记住知识，碰到问题回想起知识的三个过程，就叫“记忆”。

遗忘是指识记过的材料不能回忆和再认，或者回忆和再认有错误的现象。遗忘属于正常现象，存在于每个人身上，存在于每个人一生当中。

人类为了提高记忆力也是拼了。几乎每个人都体会过记忆知识的痛苦。大部分中学学校都安排了早读课，就是为了让学生记忆学习过的知识，如公式、文章、单词等。我们还听说过很多提高记忆力的技巧，如空间图形记忆法、概念记忆、逻辑记忆、运动记忆等。有报道称，很多世界记忆大赛的选手能在45分钟内记忆2？000张以上的扑克牌，就是采用的空间记忆法，把记忆形象化，但是这也有缺陷，这只是短暂记忆，不是长久记忆。

关于遗忘的原因，目前有很多种说法，比如“痕迹衰退说”“干扰说”“压抑说”“同化说”等。这些说法多是关注记忆的存储方面，如存储中的擦出、减弱、扰乱、压抑或者同化等问题。

麻省理工学院的科学家却给出了不同的解释，他们认为遗忘是因为记忆取回过程受损。获取记忆的过程就是大脑神经网络中某些神经元被激活，形成物理结构或者产生化学成分变化的过程。如果这些神经元能被特殊的光照或者气味激活，同时能唤醒记忆，这些神经元就称为“记忆印记细胞”。

也就是说，我们的记忆遗忘了，但是它们并没有丢失，只要通过光遗传学技术激活我们的记忆印记细胞，我们的记忆就能被唤起。这就好比电影存储在U盘里，我们不能直接用眼睛看到，但是电影还存储在U盘里，通过电脑读取U盘，就能直接看到我们的电影了。

光来帮我们找回“丢失”的记忆

麻省理工学院Tonegawa实验室的研究人员发现，记忆并不存在于脑细胞的突触中，而是存储于许多记忆细胞和它们之间的回路当中。比方说，一些学生手牵手连接起来，组合成一个图案，少一个人，或者手松开，图案就不完整了。这也就是记住知识很困难，而忘记却很简单的原因。

知道了记忆遗忘的原理，我们该怎么找回大脑中的记忆呢？这和以往提高记忆力的方法不同。过去的记忆方法仅限于提高记忆速度和记忆时间长度。记忆遗忘后，我们仍然束手无策，只能重新复习。科学家已经在实验室找到了具体的找回记忆的方法，即利用光遗传学技术，唤起我们想要的记忆。

这首先要找到对应的记忆脑细胞。在大脑中找到一段记忆并不简单，好比大海捞针，麻省理工学院的神经学家史蒂夫？拉米雷斯用一种巧妙的方法让大脑自己把这个告诉了我们。这是怎么回事呢？只需让大脑生成一段记忆，聚焦于海马体，就会看到某些细胞处于活跃状态，这就会留下“印记“，就可以确定对应的记忆印记细胞。

找到细胞后，将开关植入对应脑细胞。每个细胞都带有一些传感器，细胞工作时，传感器就会开启，就像一个小灯泡，告诉我们那个细胞工作了。植入的方法是取小部分传感器连接到控制开关上，通过人造病毒把开关安装到大脑中对应细胞上。

再通过光遗传学技术，找到“光开关“来开启或关闭脑细胞。研究人员找到某种光敏感通道作为开关。开关被植入脑细胞后，就会使脑细胞具有光敏特性，即细胞对光脉冲变得敏感。我们用特定的光击开关，就可以激活或者抑制脑细胞的活动，从而间接控制记忆的唤起与遗忘。

总的来说，我们手里有了光作为工具，就可以编辑大脑的记忆了。我们可以激活想要的记忆，抹去不想要的记忆。这种虚幻世界里的魔法师才会有的法术，已经成为了现实。

我们的生活要变了

史蒂夫？拉米雷斯通过研究老鼠来了解记忆的运作机制。他在一次TED的公开演讲中表示：“今天可以证明，现实中我们可以在大脑中快速激活一段记忆，只需两个简单步骤，就可以完成这个过程。首先在大脑中找到并且标记某一段记忆细胞，然后打开开关激活它。就是这么简单。”同时，他也预言：“我们可以重新激活那些我们想要激活的记忆，且同时抹去那些我们不想要的记忆，改编记忆将成为现实。”

现在，光遗传学方法还没有应用于人类身上。将来，如果该技术成功运用于人类自身，它将会深刻改变我们的生活和学习。也许你忘记了英语单词或数学公式，但不需要再次去背诵，只需要一个开关，“啪”，打开后，你就能立马回忆起来。

现在，光遗传学技术研究已经取得了很大的成果，也正在飞速发展，相信将来会有更大的发展前景和更广阔的应用领域。