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科技向善,改善遗忘的新可能

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科技向善,改善遗忘的新可能

由阿尔茨海默氏症等疾病引起的遗忘,会严重影响病人的日常生活,他们会不记得回家的路,甚至连自己的亲人都不记得。

文|节律科技

莱昂纳多(Leonard)的生活只有一个目标,那就是向杀害他妻子的凶手复仇。

可是在妻子被杀的那个夜晚,他因被歹徒袭击,头部受伤,患上了“短期记忆丧失症”。他能记得那个夜晚之前的所有事情,对那个夜晚之后的人和物很快就会忘记。

为了给爱妻报仇,他只能凭借纹身、快照等方式才能从支离破碎的记忆中回想起过去。

每当他找到一些有价值的线索时,便会用一切方法立即将之记录下来,因为很可能几分钟后,他就根本无法记得自己在什么地方、要做什么。

上面的故事情节来自电影《记忆碎片》,虽然看起来有些离奇,却是启发于一个真实故事。

▵电影《记忆碎片》中,男主莱昂纳多希望为妻报仇,却被永远困在了“现在”。

只有短时记忆的“职业病人”

这个故事的主人公正是美国医学文献中一位代号为“H.M.”的病人。

他小时候在一次事故中,大脑的内侧颞叶中部受损,后来发展成癫痫。

癫痫一年比一年严重,后来他连基本的生活都没法维持。由于没有更好的治疗方法,神经外科医生便将他大脑两侧的内侧颞叶中部和临近的海马组织一并切除。

虽然手术成功降低了癫痫发作的程度和频率,但H.M.的生活也从此被改变。他能记得手术之前发生的事情,但手术后的新记忆却只能保持短短的几分钟,甚至几十秒。手术后结交的朋友,每一次见面对他来说都是初次相识。

后来,他成了研究记忆的最佳实验对象,成为了一名“职业病人”。

去世后,他的大脑和爱因斯坦的大脑一样,被切成了样本(H.M.的大脑被切成2401片,爱因斯坦的大脑被切成240片),送到实验室中研究。

为何H.M.的记忆那么短暂,不能形成新的长时记忆?

后来研究发现,由于H.M.的内侧颞叶和海马不完整,缺少将短时记忆转变为长时记忆的能力。因为海马参与短时记忆向长时记忆的转化、对长时记忆的编码,内侧颞叶与长时记忆的提取有关,所以,H.M.的大脑在将短时记忆转化为长时记忆时自然受到了阻碍。

▵H.M.大脑与正常大脑的区别

H.M.的病例成为研究其他病人记忆缺损的试金石,也让脑神经科学对记忆有了进一步了解。

强大的记忆由同时协同工作的神经元“团队”编码

说到这里,我们不妨思考几个问题:

为什么你能记住多年不见的童年好友的名字,却很容易忘记刚遇到的一个人的名字?为什么一些记忆在大脑中多年能坚如磐石,而有些记忆却转瞬即逝?在内侧颞叶和海马体没有受损的情况下,长时记忆的形成还受什么因素影响?

日前,美国加州理工学院的研究人员做了一项研究,发现强大的、长久的记忆由同时协同工作的神经元“团队”编码。

该研究表明,记忆持续的时间依赖于参与编码的神经元数量,协同工作的神经元群集越大,记忆持续时间就越久。

领导加州理工学院工作的Walter Gonzalez表示:“关于记忆储存的传统理论假设是,要想使记忆更稳定,需要加强与单个神经元的连接。”“而我们的研究结果表明,增加编码相同记忆的神经元的数量可以使记忆持续更长时间。”

实验中,研究人员测量了已知编码位置的小鼠海马体中特定神经元的活动。他们让小鼠在1.5米长的轨道上移动,轨道的白色墙壁上不同位置标有独特符号,两端都放有糖水。

▵红色标注为海马体

最初,小鼠随意左右走动,直到遇到糖水才停下来。当小鼠注意到墙上的一个符号时,单个神经元被激活。随着小鼠越来越熟悉轨道,看到墙上的不同符号时,更多的神经元被同步激活。研究人员说,从本质上讲,后来小鼠可以识别出每一个独特符号的位置。

为了研究记忆如何遗忘,小鼠被关在远离轨道的一个地方20天,当被放回轨道时,由较多神经元编码形成强大记忆的小鼠很快就记住了之前的“任务”。尽管有些神经元表现出不同的活动,但在分析大量神经元的活动时,小鼠对轨道的记忆清晰可辨。

这项研究工作是在生物学研究教授Carlos Lois的实验室完成的,并在8月23日出版的“科学”杂志上发表。他表示,“多年来,人们都知道,你练习得越多,你以后记住的机会就越大。”“我们现在认为这是可能的,因为你练习得动作越多,编码动作的神经元的数量就越多。”

Gonzalez解释道,“想象一下,你有一个故事,漫长且复杂。为了保存这个故事,你告诉你的五个朋友,然后偶尔和他们聚在一起重新讲述这个故事,并互相帮助想起个人忘记的部分。此外,每次重新讲述故事时,你都可以带新朋友来学习,从而帮助保存它并加强记忆。同样,你自己的神经元也以类似的方式互相帮助编码将持续存在的记忆。”

他们补充说,这项研究表明随着年龄的增长,记忆可能会衰退得更快,因为编码记忆的神经元数量更少了。

改善遗忘的新可能

记忆对人类的重要性不言而喻。

由阿尔茨海默氏症等疾病引起的遗忘,会严重影响病人的日常生活,他们会不记得回家的路,甚至连自己的亲人都不记得。

正如电影《飘离号》中的女主福尔(Fall),患上阿尔茨海默氏症后,经常找不到自己的东西,明明前一秒刚离手,后一秒就忘了;会忘了好友亚当是谁,甚至把他当做陌生人。她随身带着一个日记本,把每天发生的事记录下来以唤回记忆。

▵来自电影《飘离号》

阿尔茨海默氏症,俗称老年痴呆,是最常见的认知障碍症类型,占所有认知症的60%以上。随着老龄化加剧,患者人数也在与日俱增。

据《2015年世界阿尔茨海默氏病报告》显示,全球约有4680万名阿尔茨海默氏病患者,预计每20年患病人数将翻一倍,到2030年将达到7470万人,2050年更将突破1.3亿人。我国阿尔茨海默氏病患者已超过千万,居世界首位,并且每年以30万以上的新发病例快速增长。

2018年,世界阿尔茨海默氏病日的主题为“记忆3秒钟”,旨在提醒我们全球每3秒钟就有一人会陷入记忆的烦恼。

▵电影《飘离号》中,福尔后来被女儿送到了疗养院,亚当找到她时,孤独的老人痛哭流涕

而加州理工学院的这项研究表明,设计可以激活更多神经元来编码记忆的治疗方法,可能有助于防止记忆衰退。

虽然阿尔茨海默氏症的治疗很困难,但这次的研究新发现让我们看到了改善记忆衰退的新可能和新希望。

而《飘离号》女主福尔的希望就是对生活的热爱,对梦想的坚持——环游世界。虽然她是阿尔茨海默氏症患者,但记忆的困境并没有阻碍她对梦想的憧憬。

在好友亚当的帮助下,福尔在80岁时终于实现了自己的梦想,“飘离号”一路乘风破浪,驶向了大海中央。

▵来自电影《飘离号》

最后,希望科技向善、人间有爱,希望阿尔茨海默氏症患者都能被温柔以待,希望他们都能实现梦想。

参考文献:

How memories form and fade - Strongmemories are encoded by teams of neurons working together in synchrony

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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科技向善,改善遗忘的新可能

由阿尔茨海默氏症等疾病引起的遗忘,会严重影响病人的日常生活,他们会不记得回家的路,甚至连自己的亲人都不记得。

文|节律科技

莱昂纳多(Leonard)的生活只有一个目标,那就是向杀害他妻子的凶手复仇。

可是在妻子被杀的那个夜晚,他因被歹徒袭击,头部受伤,患上了“短期记忆丧失症”。他能记得那个夜晚之前的所有事情,对那个夜晚之后的人和物很快就会忘记。

为了给爱妻报仇,他只能凭借纹身、快照等方式才能从支离破碎的记忆中回想起过去。

每当他找到一些有价值的线索时,便会用一切方法立即将之记录下来,因为很可能几分钟后,他就根本无法记得自己在什么地方、要做什么。

上面的故事情节来自电影《记忆碎片》,虽然看起来有些离奇,却是启发于一个真实故事。

▵电影《记忆碎片》中,男主莱昂纳多希望为妻报仇,却被永远困在了“现在”。

只有短时记忆的“职业病人”

这个故事的主人公正是美国医学文献中一位代号为“H.M.”的病人。

他小时候在一次事故中,大脑的内侧颞叶中部受损,后来发展成癫痫。

癫痫一年比一年严重,后来他连基本的生活都没法维持。由于没有更好的治疗方法,神经外科医生便将他大脑两侧的内侧颞叶中部和临近的海马组织一并切除。

虽然手术成功降低了癫痫发作的程度和频率,但H.M.的生活也从此被改变。他能记得手术之前发生的事情,但手术后的新记忆却只能保持短短的几分钟,甚至几十秒。手术后结交的朋友,每一次见面对他来说都是初次相识。

后来,他成了研究记忆的最佳实验对象,成为了一名“职业病人”。

去世后,他的大脑和爱因斯坦的大脑一样,被切成了样本(H.M.的大脑被切成2401片,爱因斯坦的大脑被切成240片),送到实验室中研究。

为何H.M.的记忆那么短暂,不能形成新的长时记忆?

后来研究发现,由于H.M.的内侧颞叶和海马不完整,缺少将短时记忆转变为长时记忆的能力。因为海马参与短时记忆向长时记忆的转化、对长时记忆的编码,内侧颞叶与长时记忆的提取有关,所以,H.M.的大脑在将短时记忆转化为长时记忆时自然受到了阻碍。

▵H.M.大脑与正常大脑的区别

H.M.的病例成为研究其他病人记忆缺损的试金石,也让脑神经科学对记忆有了进一步了解。

强大的记忆由同时协同工作的神经元“团队”编码

说到这里,我们不妨思考几个问题:

为什么你能记住多年不见的童年好友的名字,却很容易忘记刚遇到的一个人的名字?为什么一些记忆在大脑中多年能坚如磐石,而有些记忆却转瞬即逝?在内侧颞叶和海马体没有受损的情况下,长时记忆的形成还受什么因素影响?

日前,美国加州理工学院的研究人员做了一项研究,发现强大的、长久的记忆由同时协同工作的神经元“团队”编码。

该研究表明,记忆持续的时间依赖于参与编码的神经元数量,协同工作的神经元群集越大,记忆持续时间就越久。

领导加州理工学院工作的Walter Gonzalez表示:“关于记忆储存的传统理论假设是,要想使记忆更稳定,需要加强与单个神经元的连接。”“而我们的研究结果表明,增加编码相同记忆的神经元的数量可以使记忆持续更长时间。”

实验中,研究人员测量了已知编码位置的小鼠海马体中特定神经元的活动。他们让小鼠在1.5米长的轨道上移动,轨道的白色墙壁上不同位置标有独特符号,两端都放有糖水。

▵红色标注为海马体

最初,小鼠随意左右走动,直到遇到糖水才停下来。当小鼠注意到墙上的一个符号时,单个神经元被激活。随着小鼠越来越熟悉轨道,看到墙上的不同符号时,更多的神经元被同步激活。研究人员说,从本质上讲,后来小鼠可以识别出每一个独特符号的位置。

为了研究记忆如何遗忘,小鼠被关在远离轨道的一个地方20天,当被放回轨道时,由较多神经元编码形成强大记忆的小鼠很快就记住了之前的“任务”。尽管有些神经元表现出不同的活动,但在分析大量神经元的活动时,小鼠对轨道的记忆清晰可辨。

这项研究工作是在生物学研究教授Carlos Lois的实验室完成的,并在8月23日出版的“科学”杂志上发表。他表示,“多年来,人们都知道,你练习得越多,你以后记住的机会就越大。”“我们现在认为这是可能的,因为你练习得动作越多,编码动作的神经元的数量就越多。”

Gonzalez解释道,“想象一下,你有一个故事,漫长且复杂。为了保存这个故事,你告诉你的五个朋友,然后偶尔和他们聚在一起重新讲述这个故事,并互相帮助想起个人忘记的部分。此外,每次重新讲述故事时,你都可以带新朋友来学习,从而帮助保存它并加强记忆。同样,你自己的神经元也以类似的方式互相帮助编码将持续存在的记忆。”

他们补充说,这项研究表明随着年龄的增长,记忆可能会衰退得更快,因为编码记忆的神经元数量更少了。

改善遗忘的新可能

记忆对人类的重要性不言而喻。

由阿尔茨海默氏症等疾病引起的遗忘,会严重影响病人的日常生活,他们会不记得回家的路,甚至连自己的亲人都不记得。

正如电影《飘离号》中的女主福尔(Fall),患上阿尔茨海默氏症后,经常找不到自己的东西,明明前一秒刚离手,后一秒就忘了;会忘了好友亚当是谁,甚至把他当做陌生人。她随身带着一个日记本,把每天发生的事记录下来以唤回记忆。

▵来自电影《飘离号》

阿尔茨海默氏症,俗称老年痴呆,是最常见的认知障碍症类型,占所有认知症的60%以上。随着老龄化加剧,患者人数也在与日俱增。

据《2015年世界阿尔茨海默氏病报告》显示,全球约有4680万名阿尔茨海默氏病患者,预计每20年患病人数将翻一倍,到2030年将达到7470万人,2050年更将突破1.3亿人。我国阿尔茨海默氏病患者已超过千万,居世界首位,并且每年以30万以上的新发病例快速增长。

2018年,世界阿尔茨海默氏病日的主题为“记忆3秒钟”,旨在提醒我们全球每3秒钟就有一人会陷入记忆的烦恼。

▵电影《飘离号》中,福尔后来被女儿送到了疗养院,亚当找到她时,孤独的老人痛哭流涕

而加州理工学院的这项研究表明,设计可以激活更多神经元来编码记忆的治疗方法,可能有助于防止记忆衰退。

虽然阿尔茨海默氏症的治疗很困难,但这次的研究新发现让我们看到了改善记忆衰退的新可能和新希望。

而《飘离号》女主福尔的希望就是对生活的热爱,对梦想的坚持——环游世界。虽然她是阿尔茨海默氏症患者,但记忆的困境并没有阻碍她对梦想的憧憬。

在好友亚当的帮助下,福尔在80岁时终于实现了自己的梦想,“飘离号”一路乘风破浪,驶向了大海中央。

▵来自电影《飘离号》

最后,希望科技向善、人间有爱,希望阿尔茨海默氏症患者都能被温柔以待,希望他们都能实现梦想。

参考文献:

How memories form and fade - Strongmemories are encoded by teams of neurons working together in synchrony

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