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记忆解码 | 从神经机制到记忆逻辑的科学探索

news 来源：原创 2025/6/4 21:19:43

注：本文为“记忆解码”相关文章合辑。

略作重排，未作探究。

要做的事情全忘了？这 2 种方法能拯救你的记忆力

环球科学 2024 年 07 月 29 日 22:00 北京

图片来源：Pixabay
作者 | Sarah Raskin
译者 | 郑添惺
审校 | clefable

你是否曾走进一个房间，但不记得为什么要去那里？如果你经历过类似的情况，那说明你出现了前瞻性记忆缺失（prospective memory lapse）。

记忆通常意味着记住已经发生的事。不过，前瞻性记忆是一种记得未来要做的事情的能力。比如在下班回家的路上买牛奶，在妈妈生日的那天给她打电话，或是记得把焙盘从烤箱里拿出来。有时，这种记忆出错会造成极端严重的后果，例如忘记在大热天将孩子从车内抱出来。

我（本文作者）是一位临床神经心理学家，心理学和神经科学教授。在过去的 30 年间，我的研究一直聚焦于前瞻性记忆缺失，并通过测量前瞻性记忆和寻找治疗方法，来帮助有这方面问题的人。

记住将来的任务

前瞻性记忆是一种记住要记住的事情的能力，或者是记住未来要执行的某项意图。人们通常会在两种不同的情况下想起将来的意图。一种情况是对环境中的一些事物作出响应，比如视觉刺激或声音刺激。这些刺激可以作为执行预期行为的线索。包括我在内的研究人员会将它们称之为 “事件”（event）。例如，你看到你的一位同事，想起你有一个消息要告诉他，或者是你听到定时器响起，记起了要关掉洒水器。另一种方式是对时间的回应，比如你在下午两点有一个看牙的安排，但是你计划先锻炼 30 分钟。

关于人们如何检索前瞻性记忆的一个可能解释是多进程理论（multiprocess theory）。根据这一理论，你有时需要付出一些努力才能记住未来的计划，比如你需要反复查看时间，直到下午 2 点的计划到来。但是有些时候，记忆也会毫不费力地出现在脑海中，比如听到闹钟的一瞬间，你就想起来了该做的事。正如上述的这些例子，基于时间线索的前瞻记忆（下午 2 点）往往比基于事件线索的前瞻记忆（例如闹钟）更难记住。

发挥作用的脑区

随着年龄增长，老年人往往会失去前瞻性记忆，这可能是大脑前额叶皮层的衰老引起的。但这并不完全是坏消息。当要求老年人回忆日常生活中的一些事情时，他们的表现似乎比年轻人更好。我们将这一现象称之为年龄前瞻性记忆悖论（age-prospective memory paradox）。

大脑中的额叶区域似乎主要负责前瞻性记忆，这一区域也称为布罗德曼第 10 区（Brodmann’s area 10），它在大脑中负责在执行一项任务时，同时记住另一项任务所需要记住的信息。然而，前瞻性记忆十分复杂。你必须先产生一个意图，然后记住要去完成它。这就是前额叶皮层的作用，在大脑中这一脑区主要负责计划和组织。

你还必须意识到这个意图何时将发生，这需要顶叶的参与。与此同时，你必须能回忆起当时的意图是什么 —— 这种回顾性记忆需要海马体的参与，这一脑区在记住事实、时间和空间路线（比如方向和位置）中起到了重要作用。最后，在基于时间的前瞻性记忆中，你需要追踪时间，这可能会涉及到另一组不同的脑区。这其中有任何一个脑区出现问题，前瞻性记忆就有可能受损。

疾病、酒精和文化

过去 30 年里，我的研究团队发现很多医学状况都会影响前瞻性记忆。例如，过度饮酒似乎会导致前瞻性记忆力下降。一项研究发现，酗酒的大学生在和时间线索有关的前瞻性记忆测试中得分更低。此外，那些饮酒后断片的人在基于事件线索的前瞻性记忆中也会表现较差。

关于精神分裂症患者的研究表明，较弱的前瞻性记忆力与不坚持服药之间存在相关性。虽然人们不服药的原因有很多，但研究表明，有些患者只是难以记住吃药这件事。

经历过脑损伤的患者的前瞻性记忆通常也会存在问题。他们可能真的想完成某项任务，但就是记不住。这可能会让患者的家人或医疗人员沮丧，他们会认为患者选择不遵从指示。帕金森病患者在基于时间线索的前瞻性记忆方面，也有较为严重的问题。他们知道需要做什么，但是难以判断时间的流逝，以至于错过了完成事项的时间。

多发性硬化患者也很难记住他们的预约。我们的研究评估了 110 名多发性硬化患者，他们共有 1600 个预约。在大约 3%（大约 50 个）的预约中，他们并未出现，这和他们的前瞻性记忆有关。

一个令人惊讶的发现是，文化也会影响前瞻性记忆。在一项发表于 2023 年的研究中，我们的研究团队测试了西班牙语人群的前瞻性记忆。我们发现，他们对美国文化适应程度会影响他们的表现。这其中有可能是文化差异的影响，比如对时间的感知不同。

培养前瞻性记忆

一直以来，我和同事都对研究提升前瞻性记忆的技术很感兴趣。我们已经成功通过机械性重复和视觉想象，来帮助脑损伤患者延长记住未来意图的时间。在机械性重复的干预过程中，研究者可能会对参与者说：“一分钟之后请拍手。” 当他们成功时，我们会逐渐增加时间间隔。视觉想象的方式是让参与者想象在实现目的时会发生什么，比如你会看到、听到甚至闻到什么。

你也可以尝试视觉想象。如果你的手表或手机有日历和闹钟，在这些设备上设置好重要事项会很有帮助。你可以用手机录一段短视频或拍一张照来提醒你车停在哪里。这些设备上还会有一些专门用于提醒你的应用程序。

你还可以选择把你不想忘记的东西放在门口，这样就不会落下它。如果你使用日历，可以将它放在你每天早上都能看到的地方。把你的手机、钱包或公文包放在汽车座椅旁边的后座上。

规律的生活对前瞻性记忆很有帮助。如果你有重要的日常任务，比如家庭作业或者锻炼，那么可以在每天固定的时间完成它。对很多人来说，执行意图会很有帮助，只需大声说出：“当情况 X 出现的时候，我会执行 Y。”

对其他一部分人来说，一旦决定要做某件事，就立刻付诸行动将会很有帮助。所以，如果你想记得回家后给植物浇水，可以先用手势预先演练这件事。使用大脑中控制肌肉的部分可以帮助你强化意图。好消息是，大多数时候前瞻性记忆都能自动发挥作用。但随着研究的深入，包括我们在内的研究者将能更好地理解前瞻性记忆何时失效，以及如何应对。

神经肽：大脑中记忆的关键信使

原创 Salk Institute | 酷炫脑 2024 年 09 月 06 日 20:04 湖北

新研究揭示，危险回路依赖神经肽而非神经递质作为其主要信使，并且有多种神经肽参与这一过程，这一发现有益于更有效的止痛药或治疗焦虑症和创伤后应激障碍（PTSD）等与恐惧相关疾病新疗法的开发

当你不小心碰到铸铁平底锅的烫手把手时，疼痛和危险的感觉会瞬间涌来。感觉信号从你手指上的疼痛感受器出发，沿着脊髓上行，进入脑干。在那里，一组特殊的神经元会将疼痛信号传递到大脑的一个更高级的区域 —— 杏仁核，从而触发你的情绪恐惧反应，帮助你记住以后要避免烫平底锅。

将疼痛转化为威胁记忆的过程非常迅速，科学家们认为它必须由被称为神经递质的快速起作用的分子来调节。 但当萨尔克研究所（Salk Institute）的研究人员研究被称为神经肽的大分子的作用时，他们发现这些分子是这一恐惧回路的主要信使。

神经肽在大脑通讯中起着重要作用，但由于科学家们没有适当的工具在活体动物中研究它们，具体细节一直不清楚。为了确定神经肽在这一电路中的作用，萨尔克团队创建了两种新的工具，终于使科学家能够观察和操纵活老鼠大脑中的神经肽释放。

这项于 2024 年 7 月 22 日在《细胞》(Cell）上发表的新研究揭示，危险回路依赖神经肽而非神经递质作为其主要信使，并且有多种神经肽参与这一过程。他们的发现可能导致更有效的止痛药或治疗焦虑症和创伤后应激障碍（PTSD）等与恐惧相关疾病的新疗法的开发。

该研究的主要作者、萨尔克研究所的助理教授兼先锋基金发展主席 Sung Han 说：“关于神经肽，我们还有很多东西需要去发现，但幸运的是，在萨尔克研究所，我们有诺贝尔奖得主 Roger Guillemin 的工作遗产，可以凸显它们的重要性并鼓励我们的发现。为此，我们开发了两种基因编码工具，用于监测和抑制神经肽从神经末梢的释放。我们相信这些新工具将显著推进神经肽研究领域，而我们发现它们在恐惧处理中的作用仅仅是个开始。”

神经肽

为了处理和对环境中的事物做出反应，信息必须在我们的身体和大脑中传递。这些信号由神经元发送和接收，神经元形成有组织的电路，引导信息流向所需的方向。神经元通过发送和接收神经递质和神经肽等分子相互交流。

神经肽通常被认为是神经调节剂，有助于调节主要神经递质的作用。 然而，像 Roger Guillemin 这样的先驱者提出，神经肽本身也可以作为主要的传递者。但由于缺乏观察和操纵行为动物中神经肽释放的工具，这一概念尚未得到严格地检验。萨克团队着手研究神经肽，目的是开发新的工具，更好地理解它们在脑电路中的作用。

为了专门针对神经肽，Han 的团队利用了它们的一个独特特性 ——神经递质被包装在称为突触小泡的小球体中，而神经肽则被包装在大的密集核心小泡中。 通过工程化生化工具来靶向这些大小泡，他们创建了神经肽传感器和抑制工具。研究人员用蛋白质给大的致密核心囊泡贴上标签，当这些囊泡从神经末梢释放时，蛋白质就会发光，使研究人员能够实时观察神经肽的释放情况。这种抑制器会特异性地降解大的致密核心囊泡中的神经肽，从而揭示出神经肽缺失时大脑中发生的情况。

该研究的第一作者、韩实验室的博士后研究员 Dong-Il Kim 说：“我们创造了一种全新的方法，可以在活体动物的大脑中追踪神经肽的运动和功能。这些工具将有助于我们进一步了解大脑的神经肽回路，使神经科学家能够探索以前难以解决的问题。”

研究人员使用他们新开发的神经肽传感器和抑制器，以及现有的谷氨酸（大脑中最丰富的神经递质）传感器和抑制器，观察活体小鼠在经历轻微刺激时（足以刺激恐惧回路的刺激）神经肽和谷氨酸的行为。他们发现，只有神经肽而不是谷氨酸在刺激期间被释放。此外，抑制神经肽的释放能够减少小鼠的恐惧行为，但抑制谷氨酸则没有效果。

让 Han 感到惊讶和高兴的是，这个脑干恐惧回路主要依赖神经肽作为其主要的信使分子，而不是谷氨酸。此外，他们的发现支持他们对 PACAP（一种调节惊恐障碍的神经肽）的持续研究。

Han 说：“这些新工具和发现是更好神经药物开发的重要一步，我们发现多种神经肽被包装在一个小泡中，并在疼痛刺激下同时释放以在该恐惧回路中发挥作用，这让我们想到，‘这可能是为什么一些只靶向单一神经肽的药物在临床试验中失败的原因。’有了这一新信息，我们可以提供洞见，开发靶向多个神经肽受体的新药，这可能成为更好的止痛药或帮助治疗与恐惧相关的疾病，如 PTSD。”

凭借他们的新神经肽工具箱，团队将很快开始探索其他脑电路和过程。对其他脑区神经肽信号的未来洞察，以及针对多个神经肽的必要新发现，应该会激励开发更有效的药物，以治疗多种神经系统疾病。

神经递质的传递和功能

参考文献

1.Dong-Il Kim, Sekun Park, Seahyung Park, Mao Ye, Jane Y. Chen, Sukjae J. Kang, Jinho Jhang, Avery C. Hunker, Larry S. Zweifel, Kathleen M. Caron, Joan M. Vaughan, Alan Saghatelian, Richard D. Palmiter, Sung Han. Presynaptic sensor and silencer of peptidergic transmission reveal neuropeptides as primary transmitters in pontine fear circuit. Cell, 2024; DOI: 10.1016/j.cell.2024.06.035

Cell 展望 | 解码记忆：以人脑单神经元记录揭秘大脑概念细胞

原创阿强 BioArt 2019 年 11 月 30 日 10:20

撰文 | 阿强责编 | 兮

大脑细胞如何编码外部信息，尤其是如何编码具有高度抽象性概念的信息，一直以来都是神经科学最为前沿的科学问题，其中一项关键挑战是如何研究神经元放电对行为事件的响应。长期以来，神经学家使用无创电生理记录技术来回答这一问题，这些技术包括临床上常见的脑电波记录 (EEGs)、脑磁图记录 (MEGs) 以及功能核磁共振 (fMRI) 等。这些技术对于了解不同任务状态下大脑区域的激活具有重要意义，然而，这些记录只能提供神经元活动性的间接检测 【1】。

因此，若需提供集群的单神经元放电的直接信息，长期以来人们仅能依赖实验动物上进行的清醒动物细胞外记录。尽管如此，人们仍获得了极其重要的发现，如 2013 年诺贝尔生理或医学奖颁发给英国科学家 John O’Keefe 及挪威科学家 May-Britt Moser、Edvard I.Moser，以表彰他们发现了构成大脑定位系统的细胞，而这一发现正是基于有创性神经元细胞外电生理记录技术。然而，实验动物的在体单神经元电生理记录和临床医生想要回答的科学问题始终有较大差距。

2019 年 11 月 14 日，英国莱斯特大学系统神经生物学中心主任、英国皇家学会沃尔夫森卓越研究奖得主 Rodrigo Quian Quiroga 教授在 Cell 杂志发表观点文章 【2】，Plugging in to Human Memory: Advantages, Challenges, and Insights from Human Single-Neuron Recordings，重点描述了癫痫患者海马体上进行的单神经元电生理记录技术，并与人类无创电生理记录及实验动物有创电生理技术技术进行了对比，探讨了人类单神经元记录的优点、挑战及局限，并进一步阐述了 Quiroga 实验室长久以来集中研究的最前沿科学问题 —— 大脑 “概念细胞”。

1. 人类单神经元电生理记录技术的优势和局限性

人脑首次记录单神经元方便可追溯到上世纪 50 年代在癫痫患者手术状态下，神经学家使用微操纵器操作玻璃微电极记录到的。随后 70 年代，人们开始以深谷颅内导管方式缠绕多簇的微丝电极插入脑内进行记录。这一设计至今仍被神经病学家使用**(图 1)**，不仅能记录颅内脑电波，还能在电极尖端记录到多个单神经元的放电及局部场电位信号。那个年代常记录的脑区为颞中叶 (medial temporal lobe, MTL，即海马体及其周围皮层结构)。该脑区在不同形式的癫痫发作中扮演重要角色，记录时长约为 1 周，因此可充分记录到癫痫发作的自发电信号以及手术切除后的最终改变。

图 1. 人类单神经元电生理记录

Quiroga 教授在文中将人类单神经元记录技术与人类无创电生理记录相比较，认为前者能提供单个神经元活动的直接信号，且极大程度上克服了 EEG、MEG 或者 fMRI 在大体水平无法捕捉到的稀疏放电事件。与实验动物上进行的有创性电生理记录技术相比较，人类单神经元记录技术的明显优势是，(1) 我们可避免人脑和动物大脑相近脑区在功能上的差异；(2) 受试者可给与研究人员直接言语反馈，这对于研究记忆激活及受试者思考、想象状态下神经元放电的自觉控制尤为重要；(3) 受试者可经研究人员的直接训练，无需进行长期的奖赏训练，这样可以避免经过数月过度奖赏训练对神经元反应带来的影响；(4) 这种人类单神经元记录技术也使得研究与受试者背景相关的信息处理得到实现，Quiroga 教授举例到，如图 2B 显示，该受试者的内嗅皮层神经元明显表现对数学信息的响应，而图 2C 中的另一受试者的杏仁核神经元明显只对电影洛奇 3 中的角色 Mr.T 产生较大响应，且对该电影相关角色也能产生响应，这是因为患者是该电影的粉丝。

图 2. 人类颞中叶区单神经元电生理记录举例

Quiroga 教授同时也指出，人类单神经元记录的主要局限是患者数量不足。大多数可以施行该手术的医院常常要等待数年才能收集到足够数量患者的神经元以进行统计分析。其他局限性还包括实验周期、对照者选择，且这一实验不可控因素较多，通常实验要在较为吵杂的临床环境进行。此外，癫痫患者上记录到的神经元电活动数据只能反映病理状态下的大脑，而非正常的大脑功能，且患者用药情况将对实验结果产生较大影响。此外，该技术的局限性还包括，颅内记录电极放置区域只能由临床标准来决定，因此，科学家无法决定电极植入的细节。与小鼠进行的慢性植入电极不同的是，人类单神经元记录电极无法前后移动以寻找响应神经元，因此，一个显而易见的局限性是，人们无法精确定位微丝电极在人脑的精确定位。

另一个局限性是，人类单神经元记录难以在多达数日的时间跨度上进行，这对于研究 MTL 在记忆巩固的稳定性和可塑性上更为具有挑战。同样，由于患者脑内的电极植入无法超过一周，因此对同一个神经元的活动性进行数日的追踪变得遥不可及。因此，需要在患者上进行连续 7 天、每天 24 小时的不间断电生理记录，以追踪同一个神经元的放电特性。

2. 使用人类单神经元电生理记录技术揭示颞中叶在记忆编码中的作用

半个世纪前，神经学家在患者 H.M. 上观察到的具有划时代意义的发现提示，MTL 在陈述性记忆中具有重要作用 【3】。随后在动物实验、人脑成像中均验证了 MTL 在情景记忆 (episodic memory) 的编码和巩固中的重要作用，但仍然无法回答人类 MTL 神经元如何参与记忆，因为最直接的证据仍需要来自人类单神经元电生理记录研究。

情景记忆主要基于单一经历，通过人脑颅内单神经元记录，研究者已经发现 MTL 神经元对新奇刺激响应，且这些神经元对熟悉刺激的响应具选择性。该领域的主要进展包括使用更高阶的峰电位分类算法对放电几乎不活跃的 MTL 神经元进行分析，识别出了 MTL 存在少数稀疏不定的神经元，可对某一 “概念” 而非对具体视觉或听觉信息产生响应。因此，该类神经元被定义为概念细胞(concept cells，见原文图 4)，其特征包括: (1) 仅对特定及非常熟知的概念 (如熟悉的人或熟悉的地点) 产生特定响应；(2) 具有高度不变特性 (即可对同一个人的不同照片产生响应)；(3) 不受情景调控。概念细胞的存在可被以下证据支持：(1) 概念细胞具有相对延迟反应 (约 300 毫秒)；(2) 对个人相关概念产生放电；(3) 具有高度不变特性及高度选择性；(4) 其功能不受感觉信息处理影响。

##3. 人类 MTL 神经元编码关联

情景记忆依赖快速关联的形成，比如，人们更倾向于忘掉不相关细节，而记住概念。因此，研究者在人脑进行单神经元记录，通过不同行为范式研究记忆关联。概念细胞对某一刺激产生最大放电后，该反应在多次学习后降低，而非最适放电的刺激产生的反应在多次学习后显著增加。这种快速学习与情景记忆非常相关，这好比，如果需要记住在某个地方看到的某个人，通常只需要一次经历即可形成。

研究者也观察到，这些对关联产生响应的概念细胞在关联建立后、甚至关联增强后，很少会继续对关联产生响应。随后通过训练同一个神经元对某一概念产生响应后发现，这些神经元可编码长期关联，而这种关联并非为学习任务所创造，而与受试者本身有关，因此认为，MTL 神经元对情景记忆的编码非常持久。

Quiroga 教授通过人脑单神经元电生理记录及对患者的任务训练的研究，总结出概念细胞具有两个重要功能：(1) 形成有意义的关联并对之追溯； (2) 指向并共同激活新皮层的感觉表征。 进一步解释道，概念细胞并非单独发挥功能，而是形成部分细胞集群以代表熟悉的概念 【4】。进一步对 MTL 与新皮层结构共同编码情景记忆进行阐明，可用图 3 进行解释 【4】。V1 皮层神经元对方向刺激响应，如图右方，该神经元仅对垂直刺激响应，这一视觉信息通过视觉途径进一步处理，进入颞叶皮层 (IT)，而这一区域的神经元处理纯视觉信息，比如对面孔产生最大响应 (图 3 左下角)。颞叶皮层与包括海马在内的 MTL 具有广泛联系，因此这一区域的神经元仅对足球运动员 Diego Maradona 产生选择性响应。因此这里可以帮助读者理解 MTL 概念细胞在整个视觉信息处理和记忆编码中的作用。

图 3. 视觉感知及记忆编码

那么，其他物种也存在概念细胞吗？这仍然是一个具有争议的问题。这是因为实验动物的训练方式及其参与的行为任务与人脑单神经元电生理记录时所采用的行为范式有着本质不同。作者认为未来的研究有必要阐明这个问题，但推测即使在灵长类动物上进行的单神经元记录，仍未必能观察到和人类同等抽象程度的概念细胞。另一个主要原因是人类具有精细的语言系统，可帮助我们分享知识与文化，同时语言也可以帮助抽象化 —— 每个名词、每个动词、每个形容词都是一个抽象概念。这也可以进一步推测到，经过成千上万年的进化，概念细胞可能已经和语言一同发展，进一步增强了抽象化，同时也促进了我们人类的认知能力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.016

制版人：小娴子

参考文献

LogothetisNK. (2008)***Nature.***What we can do andwhat we cannot do with fMRI. 453:869-878
QuirogaRQ. (2019)Cell. Plugging in tohuman memory: advantages, challenges, and insights from human single-neuronrecordings. 179:1-18
Scoville WB and Milner B. (1957)***J Neurol NeurosurgPsychiatry.***Loss of recent memory after bilateral hippocampallesions. 20:11-21
QuirogaRQ. (2012)***Nature Reviews Neuroscience.***Conceptcells: the building blocks of declarative memory functions. 13:587-597

新记忆为何不会覆盖旧记忆？睡眠研究的新发现

原创 Nature Portfolio 自然系列 2025 年 03 月 04 日 14:42 日本

原文作者：Traci Watson

小鼠研究发现了能预防 “灾难性遗忘” 的机制。

人工上色的小鼠海马区的神经纤维。海马区是编码新记忆的脑区。
来源：Mark & Mary Stevens Neuroimaging & Informatics Institute/Science Photo Library

新线索揭示了大脑如何防止出现 “灾难性遗忘”（catastrophic forgetting)。灾难性遗忘是指新记忆出现后使之前建立的记忆被扭曲和覆盖。

一个研究团队发现，至少在小鼠中，大脑会在相互隔离的不同睡眠阶段处理新记忆和老记忆，这或能防止两种记忆混淆。 如果该发现在其他动物中得到证实，“我敢赌上我所有积蓄，人类身上肯定也有这种隔离。” 纽约大学系统神经科学家 György Buzsáki 说。这是因为记忆是一种演化上很古老的系统，Buzsáki 说。他没有参与这项研究，但曾指导过该团队成员的一些工作。

该研究于 1 月发表于《自然》[1]。

大脑的窗口

科学家很早就知道，在睡觉期间，大脑会 “重放” 最近的经历：参与某个经历的相同神经元会以相同顺序放电。这种机制有助于将经历巩固成记忆，并准备好将其长期储存。

为了研究睡眠期间的脑功能，研究团队利用了小鼠的一个特点：**小鼠的眼睛会在有些睡眠阶段部分睁开。**团队在每只小鼠睡觉时监测它的一只眼睛。在深睡眠期间，团队观察到小鼠的瞳孔会缩小，随后又扩大到原来大小，这种循环往复的每个周期为 1 分钟左右。神经元记录显示，大脑重放经历的绝大部分发生在小鼠瞳孔缩小时。

这使得科学家不由地思考，瞳孔大小和记忆处理是否相关。为此，他们使用了一种名为光遗传学的技术，该技术能用光诱导或抑制大脑中经过遗传改造的神经元的电活动。首先，他们训练改造后的小鼠寻找藏在平台的一个甜食奖励。训练后，作者立即在小鼠睡觉期间借助光遗传学减少与重放相关的神经元放电次数。他们在小瞳孔和大瞳孔阶段都进行了上述操作。

小鼠清醒后完全忘记了奖励的位置，但前提是在小瞳孔阶段减少了放电。 “我们抹去了它们的记忆。” 这篇论文的共同作者、纽约康奈尔大学系统神经科学家 Wenbo Tang 说。

相比之下，当该团队在训练后立即减少大瞳孔阶段的神经元放电时，这些小鼠会直接奔向奖励，说明它们的新记忆完好无损。

过去的记忆

该团队的其他实验显示，睡眠的大瞳孔阶段有其功能：它能帮助处理已建立的记忆，这对小鼠来说意味着在睡觉前的几天里形成的记忆，而不是当天形成的记忆。

“在大瞳孔亚状态下，大脑在保存更早的记忆，而在小瞳孔亚状态下，大脑在整合新的记忆。” 康奈尔大学物理学家 Azahara Oliva 说。这个两阶段系统或许能回答大脑如何在不损坏旧知识的同时整合新知识的问题。

未参与该研究的加州大学圣迭戈分校的系统神经科学家 Maksim Bazhenov 说：“这篇论文迈出了很重要的一步。” 研究表明，大脑对已有记忆和新记忆能很好地分时间处理，而不是混在一起 —— 这种混淆可能会造成干扰。

灾难性遗忘还会影响人工神经网络，即模拟大脑的算法，也是当前许多 AI 工具的基础。Tang 说，进一步了解大脑如何防止这类问题，可以启发新的算法，避免 AI 模型出现类似问题。

原文以 Why don’t new memories overwrite old ones? Sleep science holds clues 标题发表在 2025 年 1 月 3 日《自然》的新闻版块上

© nature
Doi：10.1038/d41586-024-04232-1

记忆不仅仅存在于脑中

糖兽原理 2024 年 11 月 11 日 20:40 浙江

人类的身体隐藏着无穷无尽的迷人奥秘，新的科学发现总是在不断地重塑我们对它的认知。现在，在一项于近期发表在《自然・通讯》杂志上的研究中，一组科学家又刷新了我们对人类记忆的理解。

通常我们认为学习与记忆只与脑以及脑细胞有关，但这项新的研究表明，记忆并非脑的独有功能，来自身体其他部位的细胞也具有记忆功能，这些细胞也可以学习和形成记忆。

非脑细胞的集中间隔效应

我们知道，当我们越是频繁地回顾某件事，记忆就会变得越牢固。例如，一个学生如果分四次复习一个知识点 —— 每次 10 分钟，且每次都间隔一段时间，那么这将比一次性学习 40 分钟更有可能记住它。这种现象被称为集中间隔效应（massed-spaced effect）。

集中间隔效应是科学家们早已明确的一种神经性特性。这种特性表明，我们倾向于在间隔性的学习中更好地记住信息，而不是在一次单一的、集中的学习过程中记住信息。换言之，在形成长期记忆方面，考前的 “临时抱佛脚”，不如系统地学习并定期复习有效。虽然 “临时抱佛脚” 也能形成短期记忆，但这些记忆很容易被遗忘。

在新的研究中，研究人员试图更好地理解非脑细胞是否能通过集中间隔效应来形成记忆。他们在实验室里研究了人类的两种非脑细胞，一种来自神经组织，另一种来自肾脏组织。

研究人员在培养皿中对非神经细胞发出化学信号。（图 / Nikolay Kukushkin）

在实验中，研究人员将这些细胞暴露在不同模式的化学信号中，就像我们在学习新信息时脑细胞所暴露在的不同神经递质模式下那样。然后，他们要检测一种 “记忆基因” 的活性 —— 当脑细胞检测到信息中的模式并重组它们的连接以形成记忆时，也会开启同样的基因。

为了监控记忆和学习过程，研究人员对这些非脑细胞进行了改造，使其能产生一种发光的蛋白质，这种蛋白质可以表明记忆基因在何时开启，何时关闭。

研究结果表明，当（模仿了脑中的神经递质爆发的）化学脉冲开始重复，而非简单地延长时（就像脑中的神经元在我们间歇性地学习，而非一次性地填鸭式学习时所表现的那样），这些非脑细胞是能够作出响应的。具体来说，当脉冲以重复的、间隔的形式传递时，它们能比一次性传递相同的脉冲更为强烈地、更长时间地激活 “记忆基因”。

这样的结果表明集中间隔效应发挥了作用，它意味着从间隔的重复中学习的能力并不是脑细胞所独有的，而是有可能是所有细胞的基本特性。这些发现不仅提供了研究记忆的新方法，而且还指出了潜在的健康益处。

开辟理解记忆的新窗口

这一发现为理解记忆的运作机制开辟了新的途径，并有望为增强学习和治疗记忆问题带来更好的方法。它凸显了一个非常重要的信息：在未来，我们更需要像对待脑一样来对待我们身体的其他部位的细胞。例如，可以考虑让我们的胰腺对过去饮食模式形成记忆，进而维持健康的血糖水平。

现在，科学家们正在讨论如何应用这些发现来解决尚未解决的健康挑战。例如：我们能否利用细胞记忆来创造定制的治疗方法，或者教会癌细胞对某些药物做出反应？可以说，这项研究不仅为进一步地了解记忆的功能铺平了道路，还可以作为许多新研究方向的起点。

参考来源：

Memories Are Not Only in the Brain
https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2024/november/memories-are-not-only-in-the-brain--new-research-finds.html
The massed-spaced learning effect in non-neural human cells | Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-024-53922-x

创作团队：
编译：糖兽
排版：雯雯

大脑为啥要删除 3 岁前的记忆？你小时候到底看见了啥？

科普中国 2023 年 08 月 15 日 18:31 北京

参考资料

[1] 李宏；郭海文；郑娓，杜江；舒斯云。婴儿期遗忘研究进展 [J]. 解剖学研

究，2015

[2] 尹华杜。浅析索绪尔理论中语言和言语的关系 [J]. 经济师，2015

[3] 汪春运。空记忆覆盖效应 [J]. 神经疾病与精神卫生，2005

[4] Van Phan, T., Smeets, D., Talcott, J. B., & Vandermosten, M.(2018). Processing of structural neuroimaging data in young children: bridging the gap between current practice and state-of-the-art methods. Developmental cognitive neuroscience, 33, 206-223. Fig 1

策划制作

来源丨好奇博士
作者丨博士
审核丨唐芹中华医学会科学普及部主任研究员
责编丨崔瀛昊

via:

要做的事情全忘了？这 2 种方法能拯救你的记忆力
https://mp.weixin.qq.com/s/N1wg21JnLHvgqOspYUIayA
神经肽：大脑中记忆的关键信使
https://mp.weixin.qq.com/s/V0HHQ5tftsI_h9APgBnb1A
Cell 展望 | 解码记忆：以人脑单神经元记录揭秘大脑概念细胞
https://mp.weixin.qq.com/s/1e7pbpeFjYjuzeGu1jqVvA
新记忆为何不会覆盖旧记忆？睡眠研究的新发现
https://mp.weixin.qq.com/s/eDv-SGRFBUBmWRnj8s9Tow
记忆不仅仅存在于脑中
https://mp.weixin.qq.com/s/kwVcg7hyAWyB3DdsGxGCDg
大脑为啥要删除 3 岁前的记忆？你小时候到底看见了啥？
https://mp.weixin.qq.com/s/Q4dY2rM504Kbdb8dmhMHdA