【未解之謎】記憶的迷思

人的大腦為什麼會「刪除」3歲前的記憶?在成長過程中,大腦到底發生了什麼事?馬斯克嘗試喚醒記憶?(《未解之謎》提供)
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大家好,我是扶搖。歡迎和我一起探索未解之謎。

今天我們來聊個關於記憶的話題吧。

您還記得第一次張口說話,叫的是爸爸還是媽媽?第一口嘗試大人們的食物,是覺得美味可口還是難以下嚥?還記得上幼兒園的第一天嗎?有沒有哭著喊著要媽媽?

都不記得了嗎?沒關係,其實這都是正常的。不是說,人三歲才記事嘛。不過自從心理學家卡羅琳‧邁爾斯(Caroline Miles)在1893年提出這一現象,即寶寶的記憶會丟失,科學界就開始好奇了,為什麼會這樣呢?

那麼科學家們是怎麼解釋這種現象的呢?說起來也是一個漫長曲折的過程,可以說是直到今天還是在謎中。

弗洛伊德──幼年創傷論

第一個來吃螃蟹的是弗洛伊德。弗洛伊德給這種現象取了個名字,叫做「童年失憶症」(Childhood amnesia),認為童年失憶是人有可能在嬰幼兒期間發生了心理上的創傷,心靈為了抑制創傷事件帶來的痛苦而產生了失憶現象。

不過弗洛伊德的理論往往不注重實證。連他自己都說過,自己的理論「與實驗驗證不相干」。他的理論廣泛使用軼事證據,而不是來自於真實案例或者實驗數據。所謂軼事證據,就是傳聞和故事,很顯然是不能當作科學證據來用的。所以弗洛伊德的精神分析學雖然曾經風靡一時,不過到了20世紀中期以後,起碼在美國,精神病學家們就開始逐漸遠離它了。到了現在,他的理論在心理學界基本就被邊緣化了。

這個幼年創傷論也是一樣,很快就被認為是站不住腳的。後來連弗洛伊德自己也放棄了這個理論。不過,「童年失憶症」這個名字倒是被科學界保留了下來。而探索,也在繼續中……

失憶病人HM

1953年,一位神祕的病人給解謎帶來了希望。他就是在神經心理學上赫赫有名的病人亨利‧莫萊森(Henry Molaison)。因為隱私的關係,醫學界一直用HM這個代號來稱呼他。HM在一次車禍後患上了嚴重的癲癇,不得不通過切除大部分大腦中的海馬體(Hippocampus)來減少病痛。手術很成功,癲癇被控制住了,但是很快醫生們就發現了一個未曾想到的副作用:HM再也無法記住新發生的事情了。甚至手術前一到兩年內發生的大部分事情也忘記了。

原來海馬體跟記憶有關呀。科學家們開始激動了。那我們童年失憶是不是因為海馬體發育不全,所以記不住呢?要弄明白這個,咱們得先來看看記憶在大腦中到底是怎樣形成的吧。

海兔實驗

神經學家埃里克‧坎德爾(Eric Richard Kandel)接過了棒,選擇了頭腦簡單、神經大條的海兔做起了記憶實驗。海兔其實不是一種兔子,而是一種巨大的深海蝸牛,是章魚的遠親。它大腦十分簡單,只有2萬個神經元。而且它擁有動物王國中最大的神經細胞,光是肉眼就能夠觀察清楚,把電極放進細胞中也不會對它本身構成影響,所以非常便於研究。這也是坎德爾選擇這種冷門動物做研究對象的原因。

海兔身體受到刺激時,會將柔嫩的外鰓縮回體內。在觀察海兔的外鰓對水流衝擊和電擊雙重刺激下的反應後,坎德爾發現了大腦神經元和記憶的關係,而他也因此獲得了2000年諾貝爾生理學醫學獎。

簡單來講,人類大腦傳遞信息是通過神經元的樹突和軸突來完成的。樹突負責接受信息;軸突負責發出信息。信息傳遞過程中神經元會發出微量的電流。信息傳入是接受電流的過程,信息傳出是釋放電流的過程。兩個神經元之間相互接觸、並傳遞信息的部位叫做突觸(synapse),而負責傳遞信息的分子叫做cAMP(cyclic adenosine monophosphate)。

在海兔實驗中,坎德爾發現,海兔受到刺激的時候,接收到電擊信號的神經細胞會產生較多的cAMP分子,在兩個突觸間形成電流傳導,傳遞信息。一旦刺激停止,cAMP就會被逐漸降解。當它的濃度降低到一定程度,電流迴路中斷,信號傳遞過程就會被終止,一切又回歸原點。這就是短期記憶形成和消失的過程。

當他給海兔每天10個刺激,連續4天之後,海兔在今後的一個星期中都能記住這個刺激了。到在這種情況下,cAMP分子能激活一種稱為CREB(cAMP-response element binding protein)的調節蛋白。這種蛋白會像病毒一樣自我複製,在突觸末梢不斷合成新的蛋白,電信號就會不斷延續下去,從而產生長時記憶。

這樣看來記憶其實並不存在於某個神經元中,而是神經元突觸之間放電的一種軌跡。

神經元在大腦中可以說是無處不在,記憶的軌跡也因此而廣泛分布在了大腦的各個部分之中。其中大腦海馬體負責長期記憶和短期記憶。

我們缺失的童年記憶屬於長期記憶的一種,正是大腦海馬體負責的。那麼這種失憶真的是因為幼兒時期海馬體沒發育好所以記不住事兒嗎?美國心理學家帕特里夏‧鮑爾博士(Patricia Bauer)說,不是的。因為我們三歲的時候是能記事的。

海馬體──記憶消失的地方

鮑爾博士以研究兒童早期記憶而聞名。1990年代,她和她的研究團隊挑選了一些3歲的孩子,然後用了6年的時間來追蹤他們的記憶。

三歲那年,他們讓孩子的父母問孩子一些三個月前發生的事情,比如去動物園玩。孩子都能記住並且說出來。鮑爾博士就把這些訪談拍成錄像。

兩年後,孩子5歲了,他們再把孩子請來詢問同一件事情,然後錄下孩子的回答。之後每年,他們都會把孩子請來就同一件事情詢問,把回答錄下來後跟3歲那年的回憶進行比對。實驗在孩子9歲那年結束。結果顯示,當孩子在5─7歲之間的時候,他們能記住超過60%的事件。但8歲和9歲的孩子就只記得40%或更少的內容了。從實驗中可以看出,我們的童年是有記憶的,不過在慢慢長大中會逐漸變得模糊。

而在大洋彼岸的日本,婦產科醫師池川明也有了驚人的發現。在他所做的3千組親子調查中,有21%的小朋友能記得自己是怎麼出生的,有33%的孩子甚至能記住得在媽媽肚子中的情景,這種記憶也稱為「胎內記憶」。我們之前的一期節目有介紹,大家有空可以看一看。

這麼看來3歲以前我們是能記住事情的。所以海馬體未完全發育這個假說不成立。可這種記憶又是怎樣消失的呢?

2014年,加拿大多倫多大學神經學家希娜‧喬斯林(Sheena Josselyn)和保羅‧弗蘭克蘭(Paul W. Frankland)的老鼠實驗給科學家們提供了一個新的靈感。

他們先是電擊一些老鼠,讓它們產生恐懼感。然後把老鼠分成兩組。一組學習踩輪子。另一組關在籠子裡無所事事。踩輪子的老鼠們很快忘記了電擊產生的痛苦。而對照組的老鼠們記得牢牢的。後來,他們給老鼠服用誘導新神經元產生的藥物,老鼠們的記憶也被消除了。而服用抑制神經元產生的藥物後,老鼠們反而記憶更好了。

怎麼解釋這種現象呢?他們認為,在老鼠學習新東西的過程中,海馬體會產生新的神經元,它們的加入形成新的神經迴路,舊迴路就會被改變或消失,附著在神經迴路上的記憶也就會隨之改變或消失。他們更進一步推斷說,海馬體的記憶存儲存在著一個飽和點,達到之後就該打掃房子了:「通過清除混亂可以促進新記憶的形成」。

這麼地,關於童年失憶的第三種假說來了。這種假說認為,人類3歲前大腦高速發展,三年時間增長了三倍,接近成人水平。四歲的時候是不是到飽和點了,然後大掃除開始,大腦開始大刀闊斧刪減雜亂的神經元,童年記憶也就隨之消散了?也就是說,記憶是被大腦自己砍掉的?

不過很快就有人說,有一種現像你沒法解釋。這就瀕死體驗。瀕死體驗就是那些瀕臨死亡又被搶救過來的病人所經歷的現象。2011年的一項研究表明,在美國,估計有900萬人報告過瀕死體驗。我們之前也講過不少案例。「瀕死」中很多人都會看到光,看到自己靈魂出竅,還有就是一生快速回放,事無巨細,歷歷在目。如果我們的童年記憶真的都從得三四歲的時候開始被砍掉,那在生命的盡頭人們看到的記憶是從哪來的呢?

這麼一來,第四種理論出現了。這種理論認為,記憶並沒有消失,而是被暫時壓制了。就是說,是遺忘,不是消失。

找回記憶的辦法

2018年,1987年諾貝爾生理醫學獎得主利根川進通過實驗發現,產生記憶的神經環路與事後負責回憶的神經環路並非同一條。也就是説,「記」和「憶」是兩個不同的過程。

在這張小鼠大腦海馬體的照片中,紅色是形成記憶的區域,綠色區域,也就是海馬體的下托部分是負責回憶的。在綠色區域神經元被關閉後,曾經對特定的籠子會感到害怕的小鼠不再表現出恐懼了。也就是説,這些小鼠不記得在這種籠子裡的恐怖經歷了。這個實驗證明,那些我們認為消失了的記憶,可能一直都在。只是我們回憶的過程不通暢而已。

事實上在2012年,利根川進的團隊就開始進行這方面的研究了。那時他們找到了一種可以儲存特殊記憶的細胞,叫做印跡細胞(engram cell)。其中有些印跡細胞是「沉默的」,就是說不會對回憶部分神經元發出來的信號作出嚮應。表現上,就是有些事情不記得。

不過,利根川進的團隊在一些失憶的小鼠身上注入一種特別的蛋白後,小鼠的記憶令人驚訝地恢復了。這讓他們興奮不已。後來利根川進在一次採訪中說,「這些沉默的記憶可能都會重新出現」,他們的研究或許可以幫助到老年痴呆症的患者。

持同樣觀念的還有首富馬斯克。不過馬斯克已經採取行動了。去年12月,馬斯克表示,一款由他旗下的腦機接口公司Neuralink開發的無線設備有望在6個月內開始人體臨床試驗了。

Neuralink的腦機接口裝置長得像一枚硬幣,一側延伸出細細的導線,會被嵌入大腦表面幾毫米處,可以檢測神經元何時觸發,或發出電信號觸發神經元。馬斯克希望這種設備最終讓癱瘓的病人恢復運動能力,也就是恢復肌肉記憶,並治療阿爾茲海默症等因為記憶缺失而引起的腦部疾病。

好了,關於記憶的故事今天就講到這裡了。我們的大腦其實存在著很多的未解之謎,等待我們去探索,等待我們去發現。

未解之謎,我是扶搖。我們下回見。

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責任編輯:李梅#

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