记忆是怎么储存在大脑里的?

那么,到底哪种动物适合做记忆的实验呢?坎德尔选择了一种海里的软体动物,叫作海兔。

坎德尔认为,选择海兔有三大好处。第一个好处是,海兔的头脑比较简单,说难听点儿就是比较笨。因为海兔身上一共才只有2万个神经细胞,相当于人类大脑的5百万分之一。

第二个好处是,海兔的神经比较大条。这里说的大条是真的大条,因为海兔的某些神经细胞比人类大脑最粗的神经细胞还要粗10倍。研究的时候根本不用显微镜,用肉眼就能看见。而且,每个神经细胞长得不一样,位置也不一样,做实验的时候很容易区分。

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第三个好处是,海兔有一个特别简单、特别容易观察的行为,叫作缩鳃反射。通过观察这个反射,就能搞清楚它有没有记住一件事情。

原来,海兔生活在海水中,需要用背部的鳃来呼吸。平时,海兔喜欢把鳃伸出来,自由地喘气。如果有海水冲过来,为了保护鳃的安全,海兔就会把鳃缩回去。

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那么,坎德尔通过缩鳃反射能让海兔记住什么事情呢?主要有两件事情。第一件事情叫作“逗你玩儿”。

此时,坎德尔会不断用水流冲击海兔鳃附近的虹吸管,但不产生实质性伤害。这就好比一个人在你面前不断挥舞拳头,但是最后只是轻轻落在你身上。重复次数多了以后,海兔的缩鳃反应就会变弱,因为它知道,这是坎德尔在“逗着玩儿”,所以就放松警惕。

第二件事情刚好相反,叫作“玩儿死你”。此时,坎德尔不但会刺激海兔的皮肤,还会对海兔的尾巴实施电击。

电击几次以后,海兔就变得一惊一乍,普通的水流刺激也能引起强烈的反应。这是海兔版的一朝被蛇咬十年怕井绳。

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在坎德尔“逗你玩儿”和“玩儿死你”的实验中,海兔一共只有两个神经细胞在负责记忆。一个是皮肤的感觉神经细胞,一个是肌肉的运动神经细胞。坎德尔只要在实验中仔细观察这两个细胞的变化,就有办法搞清楚海兔是怎么记住事情的。

于是,从上世纪50年代末开始,坎德尔和他的合作者利用海兔做了一系列记忆实验,终于揭开了记忆形成的秘密。

坎德尔发现,海兔的记忆和我们人类一样,也可以分成短期记忆和长期记忆。比如,坎德尔连续对海兔进行40次刺激,海兔就会形成短期记忆,短到一天以后就忘记了。

这是因为,海兔在形成短期记忆时,仅仅改变了神经细胞之间连接的强度,并没有改变连接本身。

那么,连接的强度又是如何改变的呢?简单地说,神经连接的强度有两种改变方式。

第一种方式是,感觉神经细胞向运动神经细胞释放的神经递质变多一些,或者变少一些了。显然,刺激消失以后,时间一长,一切都会回到最初的状态。这不会形成长期记忆。

第二种改变方式是,在记住“玩儿死你”的过程中,感觉神经细胞通过一种叫作蛋白激酶A的蛋白质,让自己变得格外兴奋。如果刺激一段时间以后突然停下来,蛋白激酶A就会渐渐分解,一切又会回到最初的状态。这也不会形成长期记忆。

那么,长期记忆又该如何形成呢?坎德尔发现,如果不让海兔连续学习,而是让它劳逸结合,学一会儿休息一会儿,休息以后反复复习,就更容易形成长期记忆。

具体方法是,每天只刺激海兔10次,连续刺激4天。此时,海兔的记忆可以保持一个星期左右。相比只能记住一天,一个星期已经算很久了。

这是因为,在形成长期记忆时,海兔的神经细胞之间形成了新的连接。新的连接不像蛋白激酶A那么容易分解,所以持续时间比较长。

不过,这些连接形成的过程,蛋白激酶A也会发挥作用。因为它会通过一系列反应,在神经细胞的细胞核中唤醒一组“施工队”。这组施工队醒来以后,会立马开工,在神经细胞之间合成蛋白质,制造新的神经连接。一旦神经连接造好,一段长期记忆就形成了。

就这样,坎德尔通过研究海兔这种笨笨的动物,揭开了记忆形成的秘密。后来的科学家发现,海兔形成长期记忆的原理,同样适用于其他动物和人类。

因此, 在2000年时,

坎德尔获得了诺贝尔生理学奖。

看完这个故事,你有没有悟出一个提高长期记忆力的秘诀呢?也就是说,每天学习好几遍,不如连续学习好几天,每天复习一两遍。而且,短短一天的时间,新的神经连接是不可能长出来的。要想记得住记得牢记得久,就得劳逸结合,打持久战。

作者:Sheldon

美指、对白:牛猫

绘制:赏鉴、黄呆

排版:胡豆

参考文献:

1.Suzana Herculano-Houzel, The Human Brain in Numbers: A Linearly Scaled-up Primate Brain, Front Hum Neurosci. 2009; 3: 31.

2.Eric R. Kandel, The Molecular Biology of Memory Storage: A Dialog Between Genes and Synapses , Bioscience Reports, Vol. 21, No. 5, October 2001.

3.Eric R. Kandel and et. al., Molecular Biology of Learning: Modulation of Transmitter Release , Sceince, Vol.218, 29 (1982). 返回搜狐,查看更多


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