長期記憶的驚人韌性：科學家發現比單一突觸更重要的「記憶骨架」

在自然冬眠的過程中，許多這些大型的突觸都會被修剪掉。根據舊觀點，這些老鼠醒來時應該會出現嚴重的失憶。但事實並非如此。

「過去，我們認為強化突觸對記憶提取至關重要，並且較大、較強的樹突棘是長期記憶保留不可或缺的要素，」該研究的共同作者、OIST記憶研究單元負責人田中和正准教授表示。 「但這項研究揭示，並非所有突觸都同等重要——記憶痕跡突觸的排列模式才是最關鍵的。」

真正保護記憶的是什麼：突觸群集結構

那麼，在大量突觸被清除的過程中，究竟是什麼存活了下來？關鍵因素在於記憶痕跡（engram）——即記憶在大腦中的物理痕跡——中突觸的拓撲組織。

特定的相互連結的突觸群集，形成了一個「更廣泛的網絡結構」，在廣泛的清除過程中倖免於難。這種被保留下來的結構配置，扮演了「核心記憶痕跡」的角色，讓大腦在甦醒後能夠重建功能性迴路。

田中准教授指出：「這種更廣泛網絡的拓撲結構，似乎比單一的牢固連結更為重要。」

你可以把這想像成一座城市。如果個別堅強的突觸是摩天大樓，那麼記憶痕跡結構就是城市的街道網絡。你可以拆除單一的建築物，但只要底層的布局還在，城市就能重建。那些失去了「摩天大樓」但保有「街道網絡」的老鼠，在恢復正常生活機能時，並未忘記過去。

實驗：以人工冬眠探索記憶的奧秘

研究團隊由林佑儒（Yu-Ju Lin）領導，使用了一種人工冬眠的小鼠模型。透過活化下視丘的Q神經元，他們誘導出長時間的低體溫與代謝抑制——一種模仿自然冬眠的狀態。

透過腦部結構成像技術，研究團隊追蹤了在類似冬眠狀態下，突觸層級發生的變化：

• 海馬迴活動下降了約70%。
• 超過一半的樹突棘（突觸）被消除。
• 突觸的消除與其大小無關——大型、『強壯』的樹突棘與較小的樹突棘一樣容易遭到清除。
• 其中有一類突觸群集，涉及所謂的「多重突觸末梢」（multi-synaptic boutons）——即一個突觸前末梢連結多個突觸後位點——被優先保留下來。

這些被保留下來的多重突觸連結，形成了維繫記憶的群集結構。

這對理解記憶意味著什麼

OIST的這項研究，與越來越多挑戰「突觸穩定性等同於記憶穩定性」觀點的研究結果一致。2014年一項對海蝸牛（Aplysia）的研究顯示，長期記憶在其突觸表現被抹除後仍能存活。 2020年一篇發表於《科學》期刊的研究發現，小神經膠質細胞在正常的遺忘過程中會清除突觸。 而2025年另一篇同樣發表於《科學》的研究則指出，記憶的獲取與多重突觸末梢有關，但過程中並未同時活化相連的神經元，這直接挑戰了赫布理論（Hebbian model）。

這些發現共同指向一個更複雜、屬於網絡層級的記憶觀點。記憶或許根本不是儲存在個別的突觸中，而是儲存在整個群集的連結模式裡——一種能夠承受大規模重組的結構。

對阿茲海默症、腦損傷及未來的啟示

如果記憶保留的關鍵在於突觸結構，而非個別突觸的強度，那麼這對於治療記憶喪失將有深遠的影響。

像阿茲海默症、中風和創傷性腦損傷等疾病，都伴隨著廣泛的突觸喪失。如果治療方法能夠專注於保留或恢復這種更高層次的群集模式——而非試圖強化個別的突觸——那麼在維持記憶功能上，或許會更有效。

有趣的是，另一個研究團隊早期的研究發現，小鼠經歷一次單純的「低體溫-甦醒」循環（即torpor-arousal sequence），竟然能增強海馬迴的長期增益現象，並恢復阿茲海默症小鼠模型的記憶表現。 這暗示著，大腦的類似冬眠狀態，可能對記憶障礙具有治療效果。

核心結論

大腦的韌性遠遠超乎我們的想像。長期記憶並非依賴一群不敗的單一突觸，而是仰賴一種具有韌性的連結模式——一幅結構藍圖——即便在絕大多數的連結都已消失的情況下，它依然能引導記憶的重建。

或者，如同田中准教授所總結的：「更廣泛網絡的拓撲結構，才是真正重要的關鍵。」