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国际记忆科学研究问题的演变

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:他就是日本的利根川进,曾因其在免疫系统遗传学上的研究成果获得了1987年的诺贝尔生理学或医学奖。他指出,记忆存储在大脑的观念可以追溯到柏拉图。但是由于技术限制,记忆印迹理论缺乏足够的科学证据。关于记忆印迹的科学研究主要集中在神经机制上。2016年以来的成果较多,这主要是利根川进团队的成果。这些都是记忆印迹细胞的生产问题。

国际记忆科学研究问题的演变

(1)记忆印迹

记忆印迹是记忆研究过程中最为基本的概念,不仅受到哲学的关注,而且在生物学、神经科学领域内成为基础概念。从记忆实体看,如果把灵魂看作是记忆的实体,那么印迹就是灵魂印痕,这一观念在哲学中有着非常深远的影响,在柏拉图、亚里士多德那里有比较完备的论述,后来心理学强调心理印迹的概念。如果把有机体看作是记忆的实体,那么印迹就是有机体印迹,这一概念出现于萨门的生物学理论中,后来销声匿迹。但是,随着神经科学的发展,这一观念得到了复兴,主要强调与细胞、分子有关的印迹。所以一般说到记忆印迹,主要是指记忆印迹细胞。

这与记忆科学与技术的研究的一个诺贝尔奖获得者说起。他就是日本的利根川进,曾因其在免疫系统遗传学上的研究成果获得了1987年的诺贝尔生理学或医学奖。他发现了身体免疫细胞组是如何利用数量有限的细胞生成特定的抗体以抵抗成千上万种不同的病毒和细菌。利根川进在1987年的一次会议上做了题为“记忆印迹细胞迎来了自己的时代”的报告。他指出,记忆存储在大脑的观念可以追溯到柏拉图。但是直到20世纪这个观念才被科学化,而这得益于萨门的“记忆印迹理论”(engram theory),还有赫伯的“突触可塑性理论”(synaptic plasticity theory)。但是由于技术限制,记忆印迹理论缺乏足够的科学证据。但是随着转基因技术、光遗传学技术和其他技术的发展,使得神经科学家能够识别记忆印迹细胞。而且,印迹工程技术正使得神经科学家将新的记忆移植到老鼠脑部。他的团队做出了诸多贡献。从2010年以来到2017年,几乎每年都会推出新的研究成果。

关于记忆印迹的科学研究主要集中在神经机制上。2004年,美国神经科学家诺曼·温伯格(Norman M.Weinberger)指出,大多数学者注意到学习和记忆包括特定感觉体验到存储,但是原初感觉皮层能够存储特定的记忆印迹却很少有人关注。在他看来,已经有足够的证据支持这样的观念:原初听觉皮层获得和保持特定的关于被选择声音的行为意义的记忆印迹。细胞核基质的胆碱能系统诱导特定的记忆印迹和特定的行为记忆。应该把原初听觉皮层的这一观点整合到它的记忆以及其他认知功能中。[75]2007年一篇题为《皮层感受域可塑性的突触记忆印痕》(A synaptic memory trace for cortical receptive field plasticity)的文章指出,感觉皮层神经元的感受域是可塑的,对感觉体验或者神经活动的改变做出反应。感觉环境的皮层表征能够整合关于世界新的信息,这依靠特定刺激的值或者相关性。神经模式对于皮层可塑性是必须的,但是副皮层神经模式系统与皮层回路的交互作用以及改善皮层回路是不确定的。所以本文是对突触感受域的可塑性动力学做出了研究,探寻了感受域可塑性的基本机制,能够起到记忆印迹的作用。[76]2010年约瑟林(Josselyn,S.A)在《继续搜寻印迹:检查恐惧记忆的机制》(Continuing the search for the engram:examining the mechanism of fear memories)研究了恐惧记忆的神经机制,即对恐惧记忆的印迹给出了揭示。[77]

2012年,一篇《综合记忆印痕的生成》(Generation of a Synthetic Memory Trace)文章研究了激活竞争的、人工产生的关于老鼠情景恐惧记忆的编码的神经表征的效应,论文指出,在条件语境中再次激活人工化的刺激网络对于记忆提取是必须的,在学习期间,记忆对被人为激活的神经元空间模式来说是特定的。当不是原初条件一部分时,相似刺激削弱回想。[78]在另一篇《捕捉印迹:检查记忆印痕的策略》(Catching the engram:strategies to examine the memory trace)中,作者接受了这种观念:现代基因技术不但能够让编码记忆的神经元群可视化,还可以选择性地生产它们。作者更偏重病理学路径,“这些方法有助于澄清大脑中记忆如何被编码、存储和处理,这些路径可能有助于理解与人类记忆紊乱有关的病理学机制,可能有助于改善这些疾病的治疗性策略的发展”。[79]

2015年一篇题为《神经印痕重演:通过神经模式化形成记忆》(Memory trace replay:the shaping of memory consolidation by neuromodulation)指出,关于地方和事件的记忆巩固被认为是在网络层面依靠空间调节的神经元激活模式的重演,这些神经元表征具体的地方和空间轨道。这一过程发生在海马体—内嗅皮层回路中。文章在回顾不同解释模式的基础上重点解答了两个问题:不同行为状态中某种物质(cholinergic tone)的波动变化如何形成重演的方向以及为反应奖励多巴胺释放如何模式化那些重演的分子群。[80]这篇文章能够与2011年的《看到未来》(seeing into the future)的论文相呼应,在那篇文章中,作者在重演的基础上提出了更为重要的预演问题。[81]约瑟林在《找到印迹》(Finding the engram)一文中介绍了四种确定的标准,能够使得评价最近在发现印迹上取得的进步。最近的捕捉研究使用原始的方法标记在记忆编码中活跃的神经元群,因此允许在后边制造这些与印迹相关的神经元群。作者提出来自捕捉研究的成果代表了大量的允许科学家观察、擦除和表达印迹的进步。[82]这篇文章是比较不错的综述文章,其文末的注释多达163个。

2016年以来的成果较多,这主要是利根川进团队的成果。如《通过激活早期阿兹海默症老鼠模式中的印迹细胞的记忆提取》[83]、《印迹之间的竞争影响恐惧记忆的形成和回想》[84]等重量级文章。这些都是记忆印迹细胞的生产问题。2017年出现的一些成果研究了多个记忆印迹的作用,如《对于联结必不可少的重叠记忆印痕,但不是为个体记忆回想》一文指出,重叠的记忆印迹对于个体记忆的联接来说必不可少。[85]《何为记忆?印迹当前的状态》论坛从多个角度讨论了印迹概念。如蒲慕明团队梳理了记忆印迹研究的历史发展,从萨门、赫伯到布利斯(Bliss)。他的分析应该说比较清晰地梳理了这个历史线索,但是对于萨门的理论诠释似乎过于从自然主义加以解读,而忽略了其他更为重要的维度。如他谈到萨门时指出,萨门奠定了印迹理解基本框架“大脑中由于同时激发而引起的持久连接”。日后他们的做法主要研究与记忆现象对应的神经机制变化,如神经元持久连接的变化、影响因素等。而完全将存在于刺激与印迹(神经连接)的因果关系忽略了。当然,我们也是受益很多,从他的分析中,一些重要的有助于分析数字时代记忆现象的概念出现了。如赫伯的突触可塑性(synaptic plasticity)理论,这个理论的价值在于强调神经元之间的联接,赫伯使用了“放电—连接”的模式来说明了具体的机制。可以说赫伯的理论让我们进一步深入到神经细胞层面。1973年,神经科学家布利斯(Bliss,TV)等人发现并阐明了由活动诱发的中央突触的长时增强(LTP)和长时抑制(LTD)的效应,这使得突触可塑性与记忆的关系被大量研究。从蒲慕明教授梳理的历史可以看出神经科学家们非常关注神经细胞、基因层面的变化,而这些变化是理解记忆的关键基础。他们对于刺激—记忆—行为之间的因果关联分析过于忽略了。

目前在记忆印迹的研究上,形成了不同的特点。比如MIT的利根川进团队关注神经元活动与行为(记忆而非学习)之间的因果关联,并且通过借助光遗传学技术对神经元活动进行抑制或激活,从而对记忆行为进行改造。所以2012年以来我们在他们的成果中看到他们可以删除、植入以及找回某种记忆。他们在《何为记忆》笔谈中指出了这一点。“通过相关回想线索激活这些细胞导致特定记忆的取回。该理论提出一个重要的问题:什么是持久变化的本质?”[86]在他们看来,对印迹细胞加标记能够解开持久变化的本质。“在最近的一项研究中,通过情景化恐惧条件(CFC)之后,通过特定的实验手段比较印迹细胞与非印迹细胞(非标记细胞)……”[87]不同于他们,包霍夫(Tobias Bonhoeffer)深入到神经元的底层,他指出:记忆存储的基本单元是树突(spine)和突触(synapse)。“所有这些实验似乎都强有力地指向这样的概念:树突或者突触(不是整个分子)可能是大脑记忆存储的最小单位,因此,说记忆的印迹位于树突集中,或者当特定信息存储时被改变的突触则是可能的。但是这并不是说印迹在单个分子层面是可不见的。毕竟分子的活动取决于他们突触的补充。然而如果人们正确考虑特定记忆期间变化的突触或者树突模式基础上的一切,那么印迹最优的解决可能会变得明显”。[88]在此基础上,就可以解释新的树突和学习、记忆或者信息存储之间的因果关系,但是如何解释从突触联接到回路再到行为之间的因果关系绝对不是一件容易的事情。在安德瑞·鲁登科(Andrii Rudenko)看来,“尽管发现了印迹细胞,但是记忆存储的分子机制还不清楚。我们提出发生在这些细胞中遗传学改变(epigenetic alteration)可能表达了参与记忆印迹长期滞留的关键过程”。[89]此外,还有理查德·特森(Richard W.Tsien)揭示的记忆机制中LTP和LTD合作起作用,而不是仅仅起到相反作用。蒲慕明团队则对时间序列和间隔的记忆化机制进行了说明。“时间序列和事件间隔对于情景和过程记忆来说是重要因素,但是序列和间隔信息如何以及存储在哪里始终是一个谜”。[90]这里的时间序列是指时间发生的先后顺序。应该说关注到这个问题是重要的,因为它涉及记忆的时间性。而大多数神经科学家更多是将记忆现象空间化,而不考虑时间概念。当然,尽管如此,这个时间概念并没有过去、未来和当下的维度,而仅仅是相继关系。所以,对他们而言,相继信息如何被存储也是个重要问题。

在《何为记忆》的论坛中,查理斯·斯蒂芬(Charles F.Stevens)的论文引起了我们更多的兴趣,他在题为《赫伯记忆机制的研究将走向何处?》文章中从赫伯的“放电—连接”命题出发,提出当我们站在突触可塑性的基础上,该往何处走的问题,应该说这个问题是哲学式的思考。他指出,将来科学家关于LPT/LTD的工作也会包括与奖励有关的机制研究。他把这种奖励机制的研究称之为增强学习(reinforcement learning)。他特别举出苍蝇的例子。如果气味与奖励或者惩罚有关,那么苍蝇能够学会趋近或者躲避相应气味。

这次论坛应该说是一次顶尖学者的华山论剑,基本上形成了这样一种共同认识:记忆印迹存储的地方(特定记忆的获得期间被激活或形成的突触群)和大脑中关于印迹产生和保持的实体性知识有关。的确是一个实体意义上的概念。自然科学主要偏重它的神经机制研究形成机制,在这一点上,科学家已经有不同的说明。“断言式或者显性记忆由三个连续阶段构成:(1)编码;(2)存储或者巩固;(3)提取。”[91]所谓编码是指:“这样一个过程,即将进入的信息被注册、感知和转化为合适的形式以便在记忆中表征。”[92]而存储则主要是指被编码信息的印迹或者表征跨时间的保留。而提取是指“当一个人试图使用或者把先前获得信息带入意识领域中发生的心理事件”。但是自然科学家也意识到:“直到构成单元块和他们的性质还离理解记忆宫殿的建筑学甚远。”[93]这多少说明了科学家对科学限度的把握,但是如何突破这一限度,如何把握住记忆的本质,对这些问题的理解我们还远不知晓。

(2)记忆形成

记忆形成(memory formation)是一个比较重要的问题。在神经科学中,记忆形成是通过神经元突触之间的连接做出解释的。通常认为,当我们经历一些事情的时候,神经元之间会产生一些联结,但是最初的神经元联结非常脆弱,仅仅少数变得稳定,成为长期记忆。所以问题主要是研究哪些蛋白质会让联结变得稳定。2015年韩国学者发表了题为《记忆形成期间海马体中多重抑制机制》(Multiple repressive mechanisms in the hippocampus during memory formation),文章指出:“学习之后出现的时间分子变化在染色体规模上并没有得到探讨。我们使用核糖体图谱分析(ribosome profiling)和RNA测序来定性说明语境恐惧条件后老鼠海马体中转化地位和转录物水平。我们揭示了三类抑制规则:海马体中核糖体蛋白编码基因的转化抑制、特定基因学习诱导的早期转化抑制和通过激素受体蛋白(estrogen receptor)的信号抑制来进行的后期基因组的后来恒久抑制。在行为分析中,Nrsn1的过度表达,经历快速转化的早期识别基因之一或者激活海马体中的ESR1会削弱记忆形成。这一研究揭示了对于记忆形成而言基因抑制机制的重要性。”[94]后来有科学家揭示了恐惧记忆形成的不同机制。如图7-1:

图7-1 恐惧记忆的形成[95]

图7-1揭示了两种恐惧记忆形成的不同机制。最初的恐惧记忆回想是通过the prefrontal cortex(PL)和the basolateral amygdala(BLA)之间的回路完成,而一周后,恐惧记忆回想的回路发生了转变,主要依赖联结到the paraventricular nucleus of the thalamus(PVT),而这一区域与CeA区域联结。

2016年,一项名为《印迹之间的竞争影响恐惧记忆的形成和回想》(Competition between engrams influences fear memory formation and recall)的研究主要回答了多个神经群如何相互作用影响记忆的形成。“在侧杏仁核中,训练期间逐渐增加活性的神经元在分配给一个印迹时竞争胜出它们的邻居。我们检查了基于神经元活性的竞争是否也控制着印迹之间的相互作用。如果两个恐惧事件6个小时以内发生,同样的一组神经元会用来表达两个事件的恐惧记忆;但是如果事件分开24小时,则会形成不同的记忆印迹”。[96]这可以看作是记忆领域的进化论思想的体现。这也是对2015年成果的一个补充。

(3)记忆存储

1966年在一篇题为《记忆存储中的时间依靠过程》(time-dependent processes in memory storage)的文章,美国神经科学家麦克高夫指出,记忆存储需要一个三印痕系统(“tritrace”system)。“一个是直接记忆(没有在我们的实验室研究),一个是短时记忆,它们在几秒内或者几分钟内发展并且持续几个小时;还有一个慢慢巩固以及相对持久。长时记忆印痕周期的本质(遗忘的基础和本质)是一个不同的但是重要的问题”。[97]在他看来,记忆存储理论可以说明记忆依靠时间的过程。

记忆存储问题在神经科学上得到了极大重视。凯德尔就因此而获得了2000年的诺贝尔奖。凯德尔获奖是因为“发现了神经系统中信号转导机制”。对于他的工作,介绍是“大脑由许多神经细胞构成,它们彼此通过传递电信号、化学信号进行交流。这些信号控制我们的身体和行为。凯德尔研究了记忆如何通过这些神经细胞存储。1970年他因为研究具有简单神经系统的海洋蜗牛而取得突破。他发现当蜗牛学习的时候,化学信号改变了分子之间的联结结构,也就是神经突触,在这里信号被传递和接受。他进一步显示了短期记忆和长期记忆由不同信号构成。这对所有能够学习的动物,从软体动物到人,来说是正确的”。[98]凯德尔也有着明确的哲学方法论——还原主义,他的还原主义不可与一般意义上的还原主义相混淆。一般意义上的还原主义是本体论意义上的,即将现象还原到基本构成单元之上,比如将心理现象还原到神经元就是这种还原主义的表现,“行为和学习是神经细胞活动的表达”。对于凯德尔而言,还原主义除了这重含义之外,还有第二重含义,这就是方法论的还原主义。“相反,研究最复杂的案例,我们需要研究记忆存储的最简单案例,在那些最容易实验化驯服动物的基本反射行为中研究他们”。他的还原主义建立在一个同一性假设上:人类大脑与行为与更简单动物的神经系统与行为之间存在着同一性。根据这一同一性原理,他选择一种叫作Aplysia的巨型海洋蜗牛(“最容易实验化驯服的动物”)展开实验。[99]这种方法论体现在其2016年的最新著作《艺术与脑科学中的还原主义:沟通两种文化》。[100]

2013年利根川进团队发表了一篇题为《在海马体中创造错误记忆》(Creating a False Memory in the Hippocampus)的文章,主要是识别出在海马体中DG区域的细胞群,这个区域可以解码特定的语境并且创造错误的记忆。[101]文章指出:“可以通过Channelrhodopsin-2来标记出通过暴露给特定的语境而激活的DG或者CA1神经元。这些神经元能够在不同语境中恐惧产生期间通过光学方式再次激活。DG实验组显示在原初语境中逐渐增加的僵住,其中并没有电击脚掌。”[102]整篇论文是解决这样一个问题:是否这些内部表征能够结合外部刺激来产生新的记忆。在这个问题的解决过程中,恐惧情境是一个惯用的范式。这篇文章的另外一个贡献是对记忆的空间性提出了自己的看法:情景记忆存储在海马体的DG区。(www.xing528.com)

2016年一篇题为《腹侧海马CA1区神经元存储社会记忆》(ventral CA 1 neurons store social memory)的文章指出,社会记忆存储在CA1区,内侧额叶与社会记忆有关。[103]这项成果依然是利根川进团队推出的。文章主要讨论了哪一部分脑区及神经回路负责保持社会记忆却不清楚。他们指出小鼠的侧腹海马CA1区神经元及其至伏隔核部(NAc Shell)的投射在社会记忆中起到必要的和充足的作用。被激活的vCA1细胞和相应细胞的力量以及稳定性要比先前未遭遇小鼠的反应更大。对应相似小鼠的vCA1神经元的光遗传激活使得记忆提取以及这些神经元与无条件刺激联合在一起。因此vCA1神经元和他们的伏隔核部投射是社会记忆存储位置的构成部分之一。针对这篇文字,凯普·萨希纳(Kapil Saxena)发表题为《社会记忆病毒性行动》(Social memory goes viral)的文章指出,社会交往对记忆影响值得关注。

(4)记忆巩固(memory consolidation)[104]和再巩固(reconsolidation)

所谓记忆巩固理论即这样一个过程,易变的新的记忆被稳定化为长久存在的记忆。记忆巩固理论提出较早,1900年由缪勒(Müller)和皮则可(Pilzecker)最先提出[105],后来被赫伯完善,再被麦克高夫完善。[106]麦克高夫领导的团队从1966年到2016年,重点是研究记忆巩固这一问题。他将核心问题概括为“使得我们和其他动物获得、维持和提取遥远过去还有指导我们当下行为的新近体验信息的条件和过程是什么?”[107]他的改善主要是在上述三个命题的基础上,研究药物(如strychnine马钱子碱)对于记忆巩固的影响。1962年,他发表了关于药物提升老鼠迷宫学习记忆效应的论文。后来继续研究中央神经系统(CNS)对于记忆巩固的影响;

2015年他在一篇题为《巩固记忆》(Consolidating Memories)的文章中回顾了他所在实验室研究的历程,从1966年开始,分别在1973、1983、1989、2000、2004、2008、2009推出重要的研究成果。1966年他指出记忆与时间的关联。他认为,记忆不是马上以长期的、永久的模式创建,而是在学习事件之后,记忆是不稳定的而且对于影响敏感。随着时间的流逝,记忆逐渐变得对外界影响有抵抗性,最后以相对稳定的方式存储起来,这个过程就是记忆巩固。[108]他的主要工作是研究药物、情感唤起(emotional arousal)对于记忆巩固的影响。后来学者的研究陆续提出杏仁核基底外层复合区(BLA,the basolateral complex of amygdala)在记忆巩固中起着重要作用。[109]他在这个问题上有着很深的积累。2015年他在一篇题为《巩固记忆》的文章中提出这样的假设:我们的体验情感性唤起体验能够创造持久记忆。所以他为这样一个结论提供科学支撑:研究为情感唤起对于持久记忆的巩固方面神经生理系统的责任。这个实验主要是针对老鼠进行的,通过给老鼠提供刺激药物来提升记忆。这些发现显示:由唤起激活的内生系统可能影响提供记忆巩固的神经过程。此外,还显示,由杏仁核的压力激素激活诱导出增强。这也显示底层杏仁核调整记忆巩固。所以他的整个实验是关于情感唤起激活的神经生物系统的,它在确保我们反思它们情感意义上起到了重要的适应作用。[110]

再巩固逐渐成为记忆研究的另一焦点。所谓再巩固即通过记忆印迹的再激活使得先前巩固的记忆再次变得不稳定,又被称为提取后阶段的稳定化(postretrieval stabilization)。所以再巩固是由于原先变成长期记忆一部分的记忆被提取后出现的不稳定状态,是需要重新巩固起来的。纳达尔·卡拉米(Karim Nader)等人在《回复——再巩固:巩固理论的易变性》(Reply—Reconsolidation:The labile nature of consolidation theory)中提出:“巩固不是一个时间的事件,相反是与记忆的接下来激活有关的重复。”[111]他在后来的一篇题为《再巩固和记忆的动态本质》(Reconsolidation and the dynamic nature of memory)中提到记忆再巩固是这样一个过程:被再次激活的长期记忆对遗忘主体变得短暂敏感,而它们在巩固中活跃。这一现象在20世纪60年代被描述,但是却无法吻合统治性范式:巩固在每一次长期记忆中发生。作者定义了再巩固的基础,进一步讨论了一些决定再巩固发生或者不发生时的概念问题,最后讨论了再巩固潜在的临床意义。[112]马兰教授于2015年发表了关于记忆再巩固(memory reconsolidation)的论文[113]主要讨论了调节记忆再巩固的某种物质信号。2015年,纳德尔(Lynn Nadel)等人在《记忆再巩固》一文对人类的记忆再巩固问题进行了探讨。文章指出:“一些研究显示,当新的信息呈现,或者记忆再激活后端时间诸如压力、药物等因素被处理,情景记忆、程序记忆还有恐惧记忆能够被修改。影响的方向依靠特定的脑区、物质的情感性和在激活记忆与新的信息之间的关系……除了认知机制的描述外,未来研究需要解释人类记忆再巩固的神经生理基础。我们使用f MRI研究再激活与后期提取期间脑活动模式。届时我们希望不但理解记忆可塑性的行为和认知动力,而且还有再巩固过程的神经基质。”[114]麦克高夫也在2015年的文章中介绍了人类记忆巩固的情况。比如药物能够提升人类记忆,1993年探讨了药物(如安非他命、咖啡因)可以提升记忆;2007年有研究表明:情感唤起也可以巩固人类记忆,诸如地震、恐怖袭击等引发强烈情感的体验能够被记住。安德森(Anderson AK)等人的研究表明:引发强烈情感的文字或者图片可以被很好地记住。[115]

2017年4月,利根川进团队又推出一个新成果,关于系统性记忆巩固的机制问题研究。在这篇题为《系统性记忆巩固的记忆印迹和回路机制》(Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory)的论文中,[116]科学网概括为“记忆巩固的网络”。这篇论文也谈及记忆长期存储的相关问题,他的问题是“新皮层记忆的成熟和形成以及他们与海马体网络相互作用的机制”。作者隆北村(T.Kitamura)等人指出学习的触发以及语境性恐惧记忆的神经元在前额皮层中快速产生。而这个过程主要依靠来自海马体与杏仁核的传入神经。随着时间的流逝,前额神经元在记忆表达中巩固其地位,相反,海马体神经元慢慢丧失其功能。“情景记忆最初需要海马体中满足记忆形成的快速突触可塑性,逐渐在前额网络中巩固下来以便永久存储。然而,支持前额记忆巩固的印迹和回路却远未被探索。我们发现新皮层前额记忆印迹细胞(它们对应久远语境性恐惧记忆)在最初学习期间被快速产生,这些是通过海马体—内嗅皮层网络和基底杏仁核网络一起完成的。在这些记忆产生后,在海马体记忆印迹细胞的帮助下,前额印迹细胞随着时间,功能上逐渐成熟。然而,海马体细胞逐渐随着时间沉寂,在基底杏仁核的印迹细胞(对恐惧记忆是必要的)被保留下来。”[117]具体如图7-2(见书后彩图)。

图7-2清晰地揭示了在情景记忆的巩固中,海马体记忆印迹细胞与新皮质中前额内嗅皮层记忆印迹细胞(PFC)之间的关联机制。第一天编码阶段形成完整的巩固网络,但是随着时间的流逝,海马体记忆印迹帮助前额记忆印迹细胞成熟,随之在成熟期前额的杏仁核基底记忆印迹细胞(BLA)被保留下来,而海马体记忆印迹细胞(HPC)则自行退出。这一成果存在的一个根本假设是:恐惧与杏仁核密切相关。但是一个值得我们思考的问题是:恐惧记忆行为的本质。根据这一科学原理的呈现,恐惧记忆更多表现出恐惧的性质,因为在这个过程中,负责记忆的海马体记忆印迹细胞功能逐渐萎缩,而负责恐惧的杏仁核记忆印迹细胞则完备地发挥作用。这是否说明,曾经的记忆体验在逐步退出,而恐惧体验逐渐充盈着日后的行为。这种理解如何得到现象学的呼应?这是一个难题。根据现象学的反思,我们对某知觉行为的回忆,是对曾经知觉行为的回忆。而当我们回忆某种恐惧情景的时候,可能是对某种恐惧的再体验,而不是对某种曾经恐惧的内容的回想。当我们再次体验某种恐惧的时候,我们所得到的是一种强大的恐惧体验。如此,“恐惧记忆”行为的再表征性质就显得容易理解了。而这一点也能得到上述科学研究的支持。

(5)记忆提取

这个概念是心理学领域中分析记忆的一个重要依据。记忆提取(memory retrieval)是指:“所存储信息的恢复。这个简单的而且古老的解释假设记忆提取仅仅依靠记忆印迹的状态。对于这种依靠印迹解释的替代是线索依靠,这一观点认为提取依靠一个有效的抵达所存储记忆的有效线索是存在的。这些观点都无法充分解释记忆提取的事实。然而,成功的提取是一个基于印痕的特征与提取线索的特征之间交互作用的过程,这是一个建构的过程。这样一种语境—敏感的观点提供了一个更好的关于通常记忆现象的解释,例如在一个偶然情况下提取失败,但是在后来的情况下又成功了,也解释了提取记忆的可错性。”[118]

1978年美国心理学杂志《心理学评论》(Psychological Review)有一篇文章谈到了记忆提取的问题[119]。他将提取问题分为三个部分:条件、功能和过程。[120]斯卡特在分析萨门之所以受到冷落的时候指出,在20世纪前10年记忆提取问题并没有为记忆研究学者的关注。心理学记忆研究的兴趣点主要是揭示记忆与遗忘的变化情况和心理机制(联想)。艾宾浩斯的遗忘曲线是当时记忆研究的代表性成果。而生物学的研究尽管是探讨学习与记忆的脑机制原理,但是因为技术手段落后,并没有太大进展。[121]所以记忆提取还不成为一个受关注的问题。1904年和1908年萨门出版的关于记忆印痕和提取的著作也就自然而然受到冷落。

2012年在一篇题为《海马体印迹的光遗传刺激激活恐惧记忆回想》(Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall)的文章中指出:一种特殊的记忆可以被特定的神经元群解码。[122]这些神经元能够在接下来的识别和生产学习中被滞缓。而且,他们的抑制和激活导致了被还原的记忆表达,显示了他们在记忆过程中的作用。然而,一个关键问题依然存在:一个人是否能够通过直接激活学习期间活跃的神经元群来产生特定记忆的行为结果?“我们显示了在记忆调节期间所激活的海马体神经元的光遗传激活足够诱导僵住行为。我们用channelrhodospin-2(CHR2)标记出在恐惧学习期间被激活的海马体DG神经元群,然后在不同的情景中激活这些神经元。老鼠对于光刺激显示出逐步增多的僵住行为,这意味着光诱导的记忆被想起。这种僵住无法在非恐惧调节的老鼠中察觉,他们以相近的细胞群来表达ChR2。最后,在情景中标记出的带有恐惧的细胞激活,没有召唤僵住行为。这显示了光诱导的恐惧记忆是特殊情景的。而且,我们的发现显示了激活一群而且特定的海马体神经元对于那种记忆的回想显得必要。而且,我们的实验路径也提供了一种普遍的测绘承载记忆印迹的细胞群”。同年还有一篇题为《阻止药物渴求和复发的记忆提取—消除过程》(a memory retrieval-extinction procedure to prevent drug craving and relapse)的文章主要将记忆提取和消除过程看作是一种降低戒除过程中药物渴求和复发非药理学的方法。[123]这项研究能够为我们理解诸如网瘾、药瘾和酒瘾等社会问题提供科学上的根据,并且通过记忆提取和记忆消除的方法来为这些问题的解决提供一种可能性。此外还有一篇研究孩子与成人在记忆提取方面差异的文章《大脑系统发展与成功地场景记忆提取相关联》(the development of brain system associated with successful memory retrieval of scenes),这项研究显示:“与注意力或者策略控制有关大脑皮质区,显示出与记忆提取有关的最大发展变化。当正确地提取过去经验的时候,年龄较大的人比年龄较轻的人较多使用大脑皮质区。”[124]这项研究的主要方法是借助MRI图像来看,当参与者作出提取判断的时候的大脑活动情况,其研究表明:“成功地提取与前部、顶部和中间颞叶区域的激活联系有关。与年龄有关的成功提取的激活在左顶页皮层区域(BA7)、双侧前额叶区域(bilateral prefrontal region)[125]和双侧尾状核区域(bilateral caudate region),相反,与年龄有关的成功提取的激活在MTL中没有变化。”[126]

2016年记忆提取成为一个备受关注的问题。我们可以看到一些重量级的文章发布。

首先是MIT利根川进团队的研究成果。2016年3月16日,MIT发布一条新闻“找回失去的记忆”,这条新闻的主要观点是:神经科学家能够帮助患早期阿兹海默病症的老鼠找回失去的记忆。[127]这篇报道依据的是发表在Nature上的一篇论文《通过激活早期阿兹海默症老鼠模式中的印迹细胞的记忆提取》。[128]文章指向这样一个问题:早期阿兹海默症者是否可观察的遗忘症是由于情景信息损坏的解码和情景信息的固化还是由于在被存储记忆信息提取的削弱?该文指出,在患早期阿兹海默症的转基因鼠身上,尽管这些老鼠长期记忆出现遗忘,但是对海马体记忆印迹细胞的光遗传激活导致了记忆提取。如图7-3(见书后彩图)。

其他关于记忆提取的成果如2016年12月《科学》刊发了一篇关于工作记忆激活的文章。这篇题为《经颅磁刺激再激活隐藏的工作记忆》(reactivation of latent working memories with transcranial magnetic stimulation)指出了工作记忆中某物刺激的表征的存在状态。文章认为,工作记忆是通过“‘活动—静默’突触机制(activity-silent synaptic mechanism)存储信息”,而不是依赖持续高活性神经元活动,即神经放电活动(neural firing)。[129]作者运用TMS技术短暂激活被遗忘物的表征,使得被遗忘对象重新被注意到。

其次是斯坦福得塞若斯团队的成果。2016年7月在一篇题为《印迹之间的竞争会影响恐惧记忆的形成和回想》文章中,作者指出:“印痕是大脑组织中存储单个记忆的地方。神经科学家能够定位并且生产它们。但是对于多重印迹影响记忆却知之甚少。德赛若斯等学者检查了某个被称为横向杏仁核的神经组如何交互作用,如果6小时以内发生两个恐怖事件,那么同样一组神经元会用来表达两个事件的恐惧记忆。然而如果时间分离24小时,则会形成不同的记忆印迹。”[130]

2016年11月,《科学》刊发了一篇题为《在突然压力下提取实践保护记忆》文章。[131]这篇文章对传统的观点——压力对于记忆提取具有负面影响——进行了批判。文章指出:“几个先前的研究在以下方面是共同的:在后压力延迟之后测量,记忆被压力削弱。我们的结果是反对这种粗糙发现。尽管我们发现:当信息通过再学习进行解码,在被延迟的压力反应期间记忆提取削弱了,当信息被提取实践解码的时候,削弱开始消失。因此,我们认为当更强的记忆表征在解码期间被创造时,压力可能不会削弱记忆。未来的研究应该指向通过提取实践保护压力之下的记忆来确定认知机制。这一结果有潜力改变研究者看待在压力和记忆之间关系的方式。”[132]

2017年《对于联结必不可少的重叠记忆印迹,但不是为个体记忆回想》发表表明:同时提取两个记忆,会有一组神经元群活动产生重叠。约科斯(Yokose)的研究恰恰揭示了这个问题。研究表明在老鼠神经元中,一小组神经元群调节着两个记忆之间的联结。当两个记忆被同时提取出来创建一个联结,大脑中与两个独立的情感记忆相关的记忆印迹部分地重合。压制重叠记忆印迹的活动会打断联结,但是却不会损坏远处记忆。[133]这项研究也是基于两种记忆:条件性味觉厌恶(conditioned taste aversion,CTA)和听觉诱发的恐惧条件(auditorycued fear conditioning,AFC)。

(6)记忆的抑制与消除

2016年5月,一篇关于《擦除坏的记忆和提升好的记忆》的文章提出了这样一种观点:恐惧是可以消除的。如图7-4(见书后彩图)。

作为对恐惧的反应,老鼠通常会在位置上僵住,如在控制条件下显示的那样(中间箭头);当对暴露在条件刺激(如音调)下,恐惧条件会诱导僵住行为,但是当连续几天多次暴露在音调之下,老鼠因为习惯僵住反应通常会减弱(消除);然而,在条件恐惧训练24小时后向杏仁核增强乙酰胆碱(acetylcholine)的释放(蓝光)会导致持续的僵住行为;然而,在原始训练中减少乙酰胆碱(黄光)的释放会减少僵住行为以及导致减少僵住的更大滞留。

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