记忆实现移植!但记忆的存储方式可能根本不是突触

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关键信息:加州大学神经学家证实:记忆的存储和突触没有关系,而是与RNA有关。通过注射RNA,研究者成功将一只海兔的记忆传给了另一只海兔。

关键数据:经过电击的海兔收缩时间可达到近1分钟,将其RNA注入后,未经电击的海兔收缩时间也增加到了40秒,而未经注入的只有1秒

关键意义:如果记忆可被移植,那未来人工智能机器人将可拥有人类记忆,在机器学习以指数级速度增长、拥有人类给他们的“画皮”后,未来要是他们还能获得我们的“记忆”, 那他们还“真是个人了”!

记忆实现移植!但记忆的存储方式可能根本不是突触

“记忆的储存是通过增强神经元间的突触连接实现的”我们一直这么认为,记忆一定和突触有关系,然而本周,加州大学洛杉矶分校的神经科学家却经过试验证实:记忆的存储和突触没有关系,而是与RNA有关。

他们发表了一篇颠覆性的论文:通过注射RNA,成功将一只海兔的记忆传给了另一只海兔。该论文一经发表便引来神经学领域的激烈争论,同时也遭受到不少同行的质疑,但如果该试验的结论准确,那么记忆的存储方式将被改写。

记忆实现移植!但记忆的存储方式可能根本不是突触

这位加州大学洛杉矶分校的神经科学家叫做David Glanzman,他的实验室对加州海兔(Aplysia californica)进行了轻度电击训练,被电击后,海兔再次受到碰触时学会了收起虹吸管和鳃,进入防御状态,并能维持近一分钟;而未经电击的海兔只会短暂地收起

| 关于海兔

海兔是一类生活在珊瑚礁上的甲壳类软体动物,长度约为 20 厘米。相比于人类大脑中拥有的 1000 亿个神经细胞,海兔只有 2 万个。但由于它的神经元比脊椎动物等高等生物的神经元大 10-15 倍,且神经网络相对较小,便于观察检测,因而常被用作认知脑和认知行为的模式生物。

研究者从被电击过的海兔的神经系统中提取RNA,注入到未经电击的海兔身体中,结果发现,在RNA注入后,原本未经电击的海兔在被轻触后,收起虹吸管防御的时间延长到了40秒;而在没有注射RNA的对照组中,海兔防御的时间只有1秒。

“就好像我们通过RNA把海兔的记忆移植了”,Glanzman说。

Glanzman的团队进一步展示,注入了经电击的海兔的RNA后,培养皿中海兔的感觉神经元更易兴奋,而这应该是被电击后的表现;对照组的海兔则未表现出该现象。

记忆实现移植!但记忆的存储方式可能根本不是突触

David Glanzman

Glanzman认为,这些结果指示:记忆可能被储存在神经元的细胞核中,RNA合成于细胞核中,并在细胞核中作用于DNA,开启或关闭特定基因。

挑战传统观点,也颠覆个人理解

这一观点挑战了被广泛接受的概念——记忆通过增强神经元间的突触连接得到存储。Glanzman认为,原本的概念应该理解为:记忆形成过程中的突触变化来自RNA携带的信息。

其实,这个新观点对Glanzman本身来说,也是一种极大的震动。

Glanzman研究记忆已经30多年了,在他学术生涯中,几乎所有的时间他都在相信突触变化是记忆存储的关键。但是近年来,一系列的研究使他开始质疑这一信条。

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海兔

在上世纪五六十年代,非传统心理学家McConnell试图证明,一种被称为“记忆RNA”的东西能传递记忆。为此McConnell进行了扁虫试验,他将受训的扁虫喂给未受训的扁虫吃,结果发现未受训的虫子看起来继承了被它们吃掉的同类的行。McConnell认为,记忆通过某种形式转移了。

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扁虫

但是这一结果并没有引起业界的认同,反而使McConnell广受嘲笑,因为其他实验室投入大量的时间金钱重复该实验,绝大多数都失败了。

但是最近,塔夫茨大学的发育生物学家Michael Levin在更严密控制的条件下重复了McConnell的无头扁虫实验,他认为McConnell有可能是对的

Glanzman在印第安纳大学读心理学本科时了解到McConnell的研究,虽然他仍不相信McConnell在转移记忆上是完全正确的,但他认为McConnel的研究并非无稽之谈。

都柏林三一学院的助理教授Tomás Ryan与Glanzman一样,也在质疑记忆通过突触强化存储的传统观点。2015年,Ryan与麻省理工学院的诺贝尔奖得主Susumu Tonegawa在Science上发表论文称,突触加强被阻断后,记忆仍能被唤起

记忆实现移植!但记忆的存储方式可能根本不是突触

Ryan认识Glanzman并信任他的研究。他说他相信该论文中数据的真实性。但他不认为海兔或细胞的行为能证明RNA传递了记忆。Ryan表示,他不能理解以分钟、小时为单位工作的RNA如何能引起几乎是即时的记忆唤起,以及RNA如何连接大脑中众多部分,如更复杂记忆中涉及的听觉和视觉系统。

麻省理工学院皮考尔学习和记忆学院主任神经科学家蔡理惠,在最近合著的一篇探讨记忆形成的重要回顾评论中称,Glanzman的研究“令人印象深刻且有趣”,并称有一系列研究支持表观遗传机制在记忆形成中起作用,记忆的形成应是一个复杂且多方面的过程。但是,对于Glanzman提出的突触连接在记忆存储中并不重要的观点,她说她完全不认同。

但作为神经学少数派的Glanzman仍然确信,RNA扮演的角色使突触黯然失色。2014年,他的实验室发现,经一系列实验过程后,海兔丢失的电击记忆可以被恢复,但是随记忆消失的突触连接模式在记忆恢复时发生了随机组合,说明记忆并非存储在突触中。

本次海兔实验的结果进一步肯定了 Glanzman 的怀疑,“如果记忆真的是存储在突触中,那么我们的实验根本就不可能成功。”

突触可以来来去去,但记忆仍然能存在”,Glanzman认为,突触不过是“细胞核中信息的反映”。


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2018-05-17
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