打开记忆的开关

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  人类能否揭开大脑的秘密?这个问题曾被哲学家们一票否决,他们说,任何东西都是无法理解自身的。这个说法听上去貌似很有道理,但事实上,科学家们根本没把这句话当回事,一直在紧锣密鼓地研究大脑的运作方式。
  众所周知,记忆是大脑最基本的功能,所有的推理和决策过程都是在记忆的基础上进行的。一个人如果失去记忆,那他也就失去了人的根本特征,和动物没什么两样。
  要想研究记忆,首先必须弄清记忆究竟储存在什么地方。随着核磁共振等技术的不断进步,科学家们基本达成了共识,那就是记忆储存在大脑的海马区,甚至可以更加精确地将记忆定位于海马区的 CA3区域。
  接下来的问题是,记忆是如何被储存的?这个问题也已经有了答案。科学家们发现,记忆储存于神经细胞的连接方式之中。换句话说,大脑通过改变神经细胞的连接方式和连接强度,将某个外来刺激永久地固定于大脑之中。
  这个改变是由一系列基因负责实现的。研究发现,在外来刺激进入大脑、并形成记忆的过程中,海马区内的一系列特定基因被激活,这些基因负责指导神经细胞改变连接方式和强度,从而完成对外来刺激的储存过程。
  那么,这些基因到底是如何工作的呢?来自美国麻省理工学院麦克格文脑科学研究所的林映.副教授和她领导的团队通过一系列设计精妙的实验,找出了这些基因的总开关。
  这个实验是在小鼠身上做的。小鼠和所有其他高等动物一样,都具备“场景恐惧记忆”的能力。简单来说,当实验人员把小鼠放进一个特制的笼子,并实施电击后,小鼠便会记住这个刺激,此后当小鼠再次进入这个笼子时,即使没有电击,它仍然会紧张得一动不动,仿佛在为即将到来的恐怖电击做准备。
  有了这个方便实用的动物模型,科学家们就可以放开手脚大做文章了。研究人员首先发现,在小鼠形成记忆过程中最先被激活的是一个名叫 Npas4的基因,其他一些记忆形成实验的结果同样如此。其次,该基因恰好在海马区的 CA3区域最为活跃。这两个事实加在一起,让林映.相信这是一个记忆开关基因,负责打开所有与记忆形成有关的基因。
  为了证明这一点,林映.设法将小鼠体内的Npas4基因去除掉,结果小鼠失去了“场景恐惧记忆”的能力,很快就忘记了那个笼子里曾经发生的惨剧。接下来,在小鼠海马区的 CA3区域内恢复 Npas4的功能,结果小鼠又神奇地重新获得了“场景恐惧记忆”的能力。
  这一系列实验似乎都指向一点,那就是 Npas4基因是记忆的总开关。下一个问题是,这个开关是如何工作的呢?通过研究该基因的结构,林映.发现它负责编码一种 RNA聚合酶结合蛋白。已知 RNA聚合酶是基因激活所必需的酶,因此林映.推测,Npas4相当于一个“带路党”,专门负责把 RNA聚合酶引向特定的基因位点,指导聚合酶在该地方开始工作,激活那些与记忆形成有关的基因。
  在生物学术语里,像 Npas4这样的基因被称为“转录因子”,专门负责调控基因的转录功能。转录是基因实现其功能的第一步,谁控制了转录,谁就控制了该基因的一切,称其为“基因总开关”是恰如其分的。
  这项研究的意义非常重大,那些研究记忆的科学家们从此便有了一个非常强大的工具,他们可以通过研究Npas4的结合对象来研究记忆形成所需的所有基因,也可以通过定位 Npas4基因的位置,发现所有与记忆形成有关的神经细胞。
  擒贼先擒王,抓住了记忆的“总司令”,剩下的事情就容易解决了。这个道理一点儿也不神秘吧?(摘自《三联生活周刊》)
  
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