解讀歐洲腦獎(jiǎng)：我們的記憶從何而來？
三位獲獎(jiǎng)?wù)哒掌?，圖片來自Lundbeck基金會(huì)
編譯 | 葉水送
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早在古希臘時(shí)期，人類偉大的先哲亞里士多德就在思考記憶與智力的關(guān)系：記憶力是智力的拐杖。如果人類沒有記憶的能力，那么我們將如同瘸腿的人失去拐杖一樣，寸步難行。我們既不能回望過去，同時(shí)也不能展望未來，既不能識(shí)別親友，也不能基于過去的經(jīng)驗(yàn)做出合理的決策，從而陷入屢犯同樣錯(cuò)誤的尷尬境地。此外，我們不會(huì)騎車、開車以及使用智能手機(jī)，也不能被教育。我們對(duì)文學(xué)與藝術(shù)將一無所知。
2016年3月1日，由丹麥克里特·靈北歐洲腦研究基金會(huì)（Grete Lundbeck European Brain Research Foundation）頒發(fā)的大腦科學(xué)獎(jiǎng)（Brain Prize）公之于眾，三位來自英國的神經(jīng)生物學(xué)家：提姆·布利斯（Tim Bliss）、格雷厄姆·科林里奇（Graham Collingridge）以及理查德·莫里斯（Richard Morris）因分別發(fā)現(xiàn)大腦長期增強(qiáng)作用（Long-Term Potentiation），共同獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)。他們的發(fā)現(xiàn)徹底地改變了我們對(duì)記憶如何形成、保存以及丟失等方面的認(rèn)知。
克里特·靈北歐洲腦研究基金會(huì)由靈北基金發(fā)起，靈北基金會(huì)還掌控著一家跨國制藥公司靈北制藥的大部分股份，該公司因?qū)Ｗ⒂谏窠?jīng)與精神疾病藥物而出名。作為全球科學(xué)領(lǐng)域最讓人垂涎以及最有價(jià)值的科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)之一，大腦科學(xué)獎(jiǎng)設(shè)立于2011年，獎(jiǎng)金為100萬歐元，該獎(jiǎng)主要獎(jiǎng)勵(lì)那些為歐洲腦科學(xué)做出杰出貢獻(xiàn)并仍活躍在科研一線的腦科學(xué)家。
今年獲獎(jiǎng)的三位學(xué)者，研究工作主要聚焦在神經(jīng)元的長期增強(qiáng)作用機(jī)理上。他們分別發(fā)現(xiàn)位于大腦海馬區(qū)域中神經(jīng)元間突觸的連接，能在重復(fù)刺激下加強(qiáng)信號(hào)傳遞，大腦的這一可塑性機(jī)理，構(gòu)成了我們學(xué)習(xí)和記憶的基礎(chǔ)。通常我們將神經(jīng)突觸在持續(xù)的刺激下作用加強(qiáng)，叫做長期增強(qiáng)作用，它使得突觸間的交流效率增強(qiáng)，也會(huì)提高神經(jīng)元存儲(chǔ)信息的能力。當(dāng)然神經(jīng)元間的突觸也可能會(huì)受到抑制，這種叫做長期時(shí)程抑制。哺乳動(dòng)物大腦突觸的可塑性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：長期增強(qiáng)作用和長期時(shí)程抑制，它們都會(huì)影響我們對(duì)信息的存儲(chǔ)，并由此會(huì)導(dǎo)致記憶和學(xué)習(xí)的能力，對(duì)二者的了解有助于我們治療抑郁癥等神經(jīng)性疾病。
由長期增強(qiáng)作用這一生理基礎(chǔ)，我們的大腦可形成瞬時(shí)記憶及長時(shí)記憶，我們既能利用瞬時(shí)記憶很好地回憶起剛剛發(fā)生的事情，閱讀的文字或?yàn)g覽的圖片，同時(shí)也能對(duì)兒時(shí)的趣事記憶猶新，所以即使是耄耋之年的老人經(jīng)常忘記回家的線路，對(duì)童年的難忘記憶卻如數(shù)家珍。法國軍事家波拿巴·拿破侖曾對(duì)記憶有這樣一個(gè)形象的描述,“ 一切事情和知識(shí)在我的頭腦里安放得像在櫥柜的抽屜里一樣，只要打開一定的抽屜，就能取出所需要的材料。”
神經(jīng)元在長期增強(qiáng)作用下所形成的“記憶”。在重復(fù)刺激下，作用效果會(huì)得到增強(qiáng)。重復(fù)刺激可增強(qiáng)記憶。
事實(shí)上，早在19世紀(jì)末期，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量在人體成熟之后不會(huì)再增加，于是他們意識(shí)到對(duì)于記憶的形成，不可能來自新的神經(jīng)細(xì)胞。被譽(yù)為“現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)之父”西班牙神經(jīng)解剖學(xué)家圣地亞哥· 拉蒙· 卡哈爾（Santiago Ramóny Cajal）認(rèn)為，記憶是存儲(chǔ)于突觸間，因加強(qiáng)現(xiàn)有神經(jīng)細(xì)胞之間的連接而形成，這是人類第一次認(rèn)識(shí)到記憶并非有新的神經(jīng)元產(chǎn)生?？ü栆蛟谏窠?jīng)組織學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，于1906年獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
此次獲獎(jiǎng)的三位科學(xué)家在這一領(lǐng)域的出色工作，使得我們對(duì)記憶的生理基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步，他們不僅發(fā)現(xiàn)大腦的長期增強(qiáng)作用機(jī)制，同時(shí)也對(duì)這一機(jī)制的分子基礎(chǔ)進(jìn)行研究，讓我們得以窺探大腦記憶的奧秘。
1973年，布利斯與他的同事泰耶·勒姆（Terje L?mo）首次詳細(xì)描述了大腦長期增強(qiáng)作用現(xiàn)象，之后布利斯將注意力集中在大腦長期增強(qiáng)的分子機(jī)理及其與記憶之間關(guān)系的研究上。
科林里奇則發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)與大腦長期增強(qiáng)作用機(jī)理相關(guān)的關(guān)鍵分子——N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體，NMDA受體是大腦中一個(gè)關(guān)鍵的受體蛋白，是神經(jīng)細(xì)胞相互交流的分子，NMDA受體在大腦長期增強(qiáng)作用中起到很重要的作用。
1986年，莫里斯使用一種新方法發(fā)現(xiàn)大腦長期增強(qiáng)作用是實(shí)驗(yàn)小鼠在新環(huán)境中找到線路的關(guān)鍵。通過特殊藥物可激活NMDA受體，莫里斯在大腦長期增強(qiáng)作用對(duì)記憶的影響方面做了大量的工作。
正如大腦科學(xué)獎(jiǎng)遴選委員會(huì)主席科林·布萊克莫爾（Colin Blakemore）所表示的那樣，“記憶是人類經(jīng)驗(yàn)的核心，今年的三位獲獎(jiǎng)?wù)咄黄菩缘墓ぷ?，改變了我們?duì)記憶和學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也讓幫助我們更好地理解在重大災(zāi)難后引起的大腦創(chuàng)傷（失憶）?！?/span>
卡哈爾筆下經(jīng)典的大腦海馬區(qū)域結(jié)構(gòu)簡圖
獲獎(jiǎng)?wù)叨挤浅芬娮约耗軌蚍窒磉@一重要獎(jiǎng)項(xiàng)。布利斯目前正在英國倫敦弗蘭西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute）做訪問學(xué)者，他表示，“獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)讓我感到很高興，長期增強(qiáng)作用研究確實(shí)開創(chuàng)了這一領(lǐng)域的先河，它讓研究者在不同層面進(jìn)行研究，例如支持它的分子機(jī)制，對(duì)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)的理解?！?/p>
莫里斯是英國愛丁堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授，他說，“我對(duì)能夠獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)感到非常榮幸。我感覺我們實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)、研究生以及博士后都是我的財(cái)富，我也希望該獎(jiǎng)項(xiàng)能夠體現(xiàn)他們?cè)谶@一研究中所做出的重要貢獻(xiàn)。我們對(duì)長期增強(qiáng)作用方面的研究完全由我們對(duì)大腦如何存儲(chǔ)信息的興趣所引導(dǎo)。對(duì)這一機(jī)理的研究，有助于我們了解記憶的基礎(chǔ)知識(shí)，從而減少我們這個(gè)正在衰老的社會(huì)由于失憶等疾病所帶來的問題?！?/p>
科林里奇是英國布里斯托大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授，他表示，“我很高興能夠分享這一獎(jiǎng)項(xiàng)，對(duì)學(xué)習(xí)以及記憶的分子機(jī)制的研究是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的工作，同時(shí)也讓我受益良多。我對(duì)長期增強(qiáng)作用方面的基礎(chǔ)研究如何向老年癡呆患者治療的轉(zhuǎn)化很有興趣?！?nbsp;
目前，全球擁有數(shù)百萬人因大腦神經(jīng)元突觸連結(jié)的異常而出現(xiàn)病理狀態(tài)，如自閉癥、精神分裂癥、壓力、焦慮、抑郁，長期疼痛以及上癮等。對(duì)長期增強(qiáng)作用機(jī)理的把握，將有助于指導(dǎo)我們很好地治療它們。
人類大腦約有1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成，它們通過突觸彼此連結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元間的交流。每一個(gè)神經(jīng)元約有5000個(gè)突觸，也就是說，這種神經(jīng)連接在我們大腦中大概有500萬億個(gè)。事實(shí)上，為了弄清這些連接對(duì)我們生命的意義，2009年美國國立衛(wèi)生院（NIH）甚至啟動(dòng)了一個(gè)浩大的項(xiàng)目——人類連接組計(jì)劃（Human Connectome Project）。
該獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給三位英國神經(jīng)生物學(xué)家，也凸顯了過去30年里英國醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)（Medical Research Council）對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的強(qiáng)大支持。
如同美國國立衛(wèi)生研究院數(shù)年前資助的人體微生物組計(jì)劃( The Human HMP)，這兩年我們看到這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究快速增長，對(duì)腸道微生物的認(rèn)識(shí)，我們比以往任何時(shí)候都要多很多。它再次印證了對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)投入的重要性。只有這樣，我們既能理解大腦如何存儲(chǔ)信息，同時(shí)也能夠更好地幫助我們利用大腦更有效地存儲(chǔ)信息，或治療神經(jīng)性疾病。
（責(zé)任編輯 李曉明）
