05.17 記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

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關鍵信息:加州大學神經學家證實:記憶的存儲和突觸沒有關係,而是與RNA有關。通過注射RNA,研究者成功將一隻海兔的記憶傳給了另一隻海兔。

關鍵數據:經過電擊的海兔收縮時間可達到近1分鐘,將其RNA注入後,未經電擊的海兔收縮時間也增加到了40秒,而未經注入的只有1秒

關鍵意義:如果記憶可被移植,那未來人工智能機器人將可擁有人類記憶,在機器學習以指數級速度增長、擁有人類給他們的“畫皮”後,未來要是他們還能獲得我們的“記憶”, 那他們還“真是個人了”!

記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

“記憶的儲存是通過增強神經元間的突觸連接實現的”我們一直這麼認為,記憶一定和突觸有關係,然而本週,加州大學洛杉磯分校的神經科學家卻經過試驗證實:記憶的存儲和突觸沒有關係,而是與RNA有關。

他們發表了一篇顛覆性的論文:通過注射RNA,成功將一隻海兔的記憶傳給了另一隻海兔。該論文一經發表便引來神經學領域的激烈爭論,同時也遭受到不少同行的質疑,但如果該試驗的結論準確,那麼記憶的存儲方式將被改寫。

記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

這位加州大學洛杉磯分校的神經科學家叫做David Glanzman,他的實驗室對加州海兔(Aplysia californica)進行了輕度電擊訓練,被電擊後,海兔再次受到碰觸時學會了收起虹吸管和鰓,進入防禦狀態,並能維持近一分鐘;而未經電擊的海兔只會短暫地收起

| 關於海兔

海兔是一類生活在珊瑚礁上的甲殼類軟體動物,長度約為 20 釐米。相比於人類大腦中擁有的 1000 億個神經細胞,海兔只有 2 萬個。但由於它的神經元比脊椎動物等高等生物的神經元大 10-15 倍,且神經網絡相對較小,便於觀察檢測,因而常被用作認知腦和認知行為的模式生物。

研究者從被電擊過的海兔的神經系統中提取RNA,注入到未經電擊的海兔身體中,結果發現,在RNA注入後,原本未經電擊的海兔在被輕觸後,收起虹吸管防禦的時間延長到了40秒;而在沒有注射RNA的對照組中,海兔防禦的時間只有1秒。

“就好像我們通過RNA把海兔的記憶移植了”,Glanzman說。

Glanzman的團隊進一步展示,注入了經電擊的海兔的RNA後,培養皿中海兔的感覺神經元更易興奮,而這應該是被電擊後的表現;對照組的海兔則未表現出該現象。

記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

David Glanzman

Glanzman認為,這些結果指示:記憶可能被儲存在神經元的細胞核中,RNA合成於細胞核中,並在細胞核中作用於DNA,開啟或關閉特定基因。

挑戰傳統觀點,也顛覆個人理解

這一觀點挑戰了被廣泛接受的概念——記憶通過增強神經元間的突觸連接得到存儲。Glanzman認為,原本的概念應該理解為:記憶形成過程中的突觸變化來自RNA攜帶的信息。

其實,這個新觀點對Glanzman本身來說,也是一種極大的震動。

Glanzman研究記憶已經30多年了,在他學術生涯中,幾乎所有的時間他都在相信突觸變化是記憶存儲的關鍵。但是近年來,一系列的研究使他開始質疑這一信條。

記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

海兔

在上世紀五六十年代,非傳統心理學家McConnell試圖證明,一種被稱為“記憶RNA”的東西能傳遞記憶。為此McConnell進行了扁蟲試驗,他將受訓的扁蟲餵給未受訓的扁蟲吃,結果發現未受訓的蟲子看起來繼承了被它們吃掉的同類的行。McConnell認為,記憶通過某種形式轉移了。

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扁蟲

但是這一結果並沒有引起業界的認同,反而使McConnell廣受嘲笑,因為其他實驗室投入大量的時間金錢重複該實驗,絕大多數都失敗了。

但是最近,塔夫茨大學的發育生物學家Michael Levin在更嚴密控制的條件下重複了McConnell的無頭扁蟲實驗,他認為McConnell有可能是對的

Glanzman在印第安納大學讀心理學本科時瞭解到McConnell的研究,雖然他仍不相信McConnell在轉移記憶上是完全正確的,但他認為McConnel的研究並非無稽之談。

都柏林三一學院的助理教授Tomás Ryan與Glanzman一樣,也在質疑記憶通過突觸強化存儲的傳統觀點。2015年,Ryan與麻省理工學院的諾貝爾獎得主Susumu Tonegawa在Science上發表論文稱,突觸加強被阻斷後,記憶仍能被喚起

記憶實現移植!但記憶的存儲方式可能根本不是突觸

Ryan認識Glanzman並信任他的研究。他說他相信該論文中數據的真實性。但他不認為海兔或細胞的行為能證明RNA傳遞了記憶。Ryan表示,他不能理解以分鐘、小時為單位工作的RNA如何能引起幾乎是即時的記憶喚起,以及RNA如何連接大腦中眾多部分,如更復雜記憶中涉及的聽覺和視覺系統。

麻省理工學院皮考爾學習和記憶學院主任神經科學家蔡理惠,在最近合著的一篇探討記憶形成的重要回顧評論中稱,Glanzman的研究“令人印象深刻且有趣”,並稱有一系列研究支持表觀遺傳機制在記憶形成中起作用,記憶的形成應是一個複雜且多方面的過程。但是,對於Glanzman提出的突觸連接在記憶存儲中並不重要的觀點,她說她完全不認同。

但作為神經學少數派的Glanzman仍然確信,RNA扮演的角色使突觸黯然失色。2014年,他的實驗室發現,經一系列實驗過程後,海兔丟失的電擊記憶可以被恢復,但是隨記憶消失的突觸連接模式在記憶恢復時發生了隨機組合,說明記憶並非存儲在突觸中。

本次海兔實驗的結果進一步肯定了 Glanzman 的懷疑,“如果記憶真的是存儲在突觸中,那麼我們的實驗根本就不可能成功。”

突觸可以來來去去,但記憶仍然能存在”,Glanzman認為,突觸不過是“細胞核中信息的反映”。


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