呢個發現,徹底顛覆咗過去幾十年對記憶點樣儲存嘅理解。
一直以嚟,關於長期記憶點樣儲存嘅主流理論,係建基於「長期增益作用」(LTP)嘅概念。諗法好直接:學習會強化個別突觸,令樹突棘變大。呢啲大而強韌嘅突觸就被視為記憶嘅物理基礎——連接越穩固,記憶就越持久。
喺自然界嘅冬眠過程中,呢啲大嘅樹突棘好多都會被修剪走。跟舊有理論推測,呢啲小鼠醒返之後應該會有嚴重失憶先啱。但係結果唔係咁。
「之前普遍認為,強化突觸對記憶提取好重要,大而強韌嘅樹突棘係長期記憶保留嘅關鍵,」研究共同作者、OIST記憶研究單位主管田中和正博士話。「但係呢項研究揭示咗,唔係所有突觸都咁重要——記憶痕跡(engram)突觸嘅排列模式先至至關重要。」
咁究竟係乜嘢喺修剪過程中倖存落嚟?關鍵係記憶痕跡(即係記憶喺大腦入面嘅物理軌跡)入面突觸嘅「拓撲組織」。
特定嘅突觸集群——形成一個「更廣泛嘅網絡架構」——喺大規模清除期間被保留咗落嚟。呢個保留落嚟嘅結構配置起到「核心記憶痕跡」嘅作用,令大腦喺甦醒之後可以重建功能電路。
「呢種更廣泛網絡嘅拓撲架構,似乎比個別強韌嘅連接更重要,」田中博士話。
可以用一個城市嚟做比喻:如果個別強韌嘅突觸係摩天大樓,咁記憶痕跡架構就係街道網絡。你可以拆咗個別建築物,但只要個底層佈局仲喺度,城市就可以重建。失去咗「摩天大樓」但保留咗「街道網絡」嘅小鼠,醒返之後唔會失憶。
研究團隊由林佑儒博士領導,利用人工冬眠嘅小鼠模型。透過激活下丘腦嘅Q神經元,誘導長期低溫同新陳代謝抑制——模擬自然冬眠嘅狀態。
透過腦部結構成像,團隊追蹤咗喺類似冬眠狀態下突觸層面嘅變化:
呢啲被保留嘅多突觸連接,就形成咗撐住記憶嘅集群架構。
OIST呢項研究加入咗愈嚟愈多挑戰「突觸穩定等於記憶穩定」呢個觀點嘅文獻。2014年嘅一項海蝸牛研究就顯示,長期記憶喺其突觸表達被抹除之後仍然可以存活。2020年嘅一項《Science》研究發現,小膠質細胞喺正常遺忘過程中會清除突觸。而最近2025年嘅另一項《Science》研究就發現,記憶獲取同多突觸終末有關,但相關神經元並唔係同時被激活,呢個挑戰咗經典嘅Hebbian模型。
夾埋一齊睇,呢啲發現指向一個更複雜、更偏向網絡層面嘅記憶觀點。記憶可能根本唔係儲存在個別突觸入面,而係儲存在突觸集群之間嘅連接模式——一種能夠承受大規模重塑嘅架構。
如果記憶保留嘅關鍵係突觸架構而唔係個別突觸嘅強度,咁對治療記憶喪失就有好深遠嘅啟示。
好似阿茲海默症、中風、創傷性腦損傷呢啲病症,都涉及大規模嘅突觸流失。如果未來嘅治療可以針對保留或重建呢種更高層次嘅集群模式——而唔係一味諗辦法強化個別突觸——可能會更有效咁保存記憶功能。
有趣嘅係,之前有另一個團隊嘅研究發現,一次單一嘅昏睡-甦醒週期可以增強小鼠海馬體嘅長期增益作用,甚至喺阿茲海默症小鼠模型中恢復記憶表現。呢個暗示,大腦嘅類似冬眠狀態可能對記憶障礙有治療效果。
大腦嘅韌性比我想像中強得多。長期記憶唔係依賴一堆唔會死嘅個別突觸,而係依靠一個有韌性嘅連接模式——一個結構藍圖,就算大部分連接都冇咗,都可以引導重建。
或者好似田中博士話齋:「更廣泛網絡嘅拓撲架構,先係真正重要嘅嘢」。
呢個發現,徹底顛覆咗過去幾十年對記憶點樣儲存嘅理解。
一直以嚟,關於長期記憶點樣儲存嘅主流理論,係建基於「長期增益作用」(LTP)嘅概念。諗法好直接:學習會強化個別突觸,令樹突棘變大。呢啲大而強韌嘅突觸就被視為記憶嘅物理基礎——連接越穩固,記憶就越持久。
喺自然界嘅冬眠過程中,呢啲大嘅樹突棘好多都會被修剪走。跟舊有理論推測,呢啲小鼠醒返之後應該會有嚴重失憶先啱。但係結果唔係咁。
「之前普遍認為,強化突觸對記憶提取好重要,大而強韌嘅樹突棘係長期記憶保留嘅關鍵,」研究共同作者、OIST記憶研究單位主管田中和正博士話。「但係呢項研究揭示咗,唔係所有突觸都咁重要——記憶痕跡(engram)突觸嘅排列模式先至至關重要。」
咁究竟係乜嘢喺修剪過程中倖存落嚟?關鍵係記憶痕跡(即係記憶喺大腦入面嘅物理軌跡)入面突觸嘅「拓撲組織」。
特定嘅突觸集群——形成一個「更廣泛嘅網絡架構」——喺大規模清除期間被保留咗落嚟。呢個保留落嚟嘅結構配置起到「核心記憶痕跡」嘅作用,令大腦喺甦醒之後可以重建功能電路。
「呢種更廣泛網絡嘅拓撲架構,似乎比個別強韌嘅連接更重要,」田中博士話。
可以用一個城市嚟做比喻:如果個別強韌嘅突觸係摩天大樓,咁記憶痕跡架構就係街道網絡。你可以拆咗個別建築物,但只要個底層佈局仲喺度,城市就可以重建。失去咗「摩天大樓」但保留咗「街道網絡」嘅小鼠,醒返之後唔會失憶。
研究團隊由林佑儒博士領導,利用人工冬眠嘅小鼠模型。透過激活下丘腦嘅Q神經元,誘導長期低溫同新陳代謝抑制——模擬自然冬眠嘅狀態。
透過腦部結構成像,團隊追蹤咗喺類似冬眠狀態下突觸層面嘅變化:
呢啲被保留嘅多突觸連接,就形成咗撐住記憶嘅集群架構。
OIST呢項研究加入咗愈嚟愈多挑戰「突觸穩定等於記憶穩定」呢個觀點嘅文獻。2014年嘅一項海蝸牛研究就顯示,長期記憶喺其突觸表達被抹除之後仍然可以存活。2020年嘅一項《Science》研究發現,小膠質細胞喺正常遺忘過程中會清除突觸。而最近2025年嘅另一項《Science》研究就發現,記憶獲取同多突觸終末有關,但相關神經元並唔係同時被激活,呢個挑戰咗經典嘅Hebbian模型。
夾埋一齊睇,呢啲發現指向一個更複雜、更偏向網絡層面嘅記憶觀點。記憶可能根本唔係儲存在個別突觸入面,而係儲存在突觸集群之間嘅連接模式——一種能夠承受大規模重塑嘅架構。
如果記憶保留嘅關鍵係突觸架構而唔係個別突觸嘅強度,咁對治療記憶喪失就有好深遠嘅啟示。
好似阿茲海默症、中風、創傷性腦損傷呢啲病症,都涉及大規模嘅突觸流失。如果未來嘅治療可以針對保留或重建呢種更高層次嘅集群模式——而唔係一味諗辦法強化個別突觸——可能會更有效咁保存記憶功能。
有趣嘅係,之前有另一個團隊嘅研究發現,一次單一嘅昏睡-甦醒週期可以增強小鼠海馬體嘅長期增益作用,甚至喺阿茲海默症小鼠模型中恢復記憶表現。呢個暗示,大腦嘅類似冬眠狀態可能對記憶障礙有治療效果。
大腦嘅韌性比我想像中強得多。長期記憶唔係依賴一堆唔會死嘅個別突觸,而係依靠一個有韌性嘅連接模式——一個結構藍圖,就算大部分連接都冇咗,都可以引導重建。
或者好似田中博士話齋:「更廣泛網絡嘅拓撲架構,先係真正重要嘅嘢」。