记忆的生理基础——突触
刘旭是一名高中生物老师,今天他要在课堂上讲一些关于突触的知识。为了吸引学生的兴趣,上课前他先给同学们讲了一个小故事。
在一个夜黑风高的晚上,一名拳脚功夫出众的硬汉约来他的医生朋友,两人在房间内秘密谋划着一桩大事,就在事情告一段落时,突然发现隔墙有耳。为了防止事情泄露,他们必须得有所行动,于是硬汉溜进隔壁,悄无声息地把窃听之人绑了起来,顺便堵上了那人的嘴巴。
做完这些后,硬汉看了看医生朋友,意思是接下来该你出手了。医生朋友摇摇头,意思是接下来的工作还得由你来做。硬汉不习惯这种哑语,索性开口说:“眼下最稳妥的方法,就是不留痕迹地拿走他的记忆,我们怎样才能做到这一点呢?”
“这简单,你只需将你隔空发力的绝活使出来,震坏他脑子里所有的突触就可以,而且根本不会留下任何伤痕,再高明的医学器材都无法检测出来。等他醒来又会什么都不知道,甚至他自己都会认为是不小心摔了一跤,刚好脑袋撞在了硬物上。”医生朋友胸有成竹地说。
“我刚听你说到了突触,突触是什么东西,那么神奇?”硬汉问。
“突触啊,说来话长,我好好给你讲讲。”医生朋友开始梳理自己的思绪。
他继续说道:“神经细胞是构成我们大脑的零件,它主要分为树突、细胞体和轴突三大部分。突触就是不同神经细胞的轴突和树突相连接的部位,负责神经细胞之间信息的接收和发送,相当于神经元与神经元之间的邮局。”
“当神经细胞受到刺激时,突触就会生长、增加,并且与周围的神经细胞相连,相互沟通交流。随着受刺激次数的增加,突触与神经细胞周围的联结就会更加紧密,从而形成一种定式,我们的记忆就是这样产生的。”
那名硬汉问道:“按照你的意思,就是神经细胞接受的刺激越多,突触就会增多,人的记忆力就会跟着增强。人的记忆力差,是脑内的突触少的缘故?”
“不错,确实是这样的。如果我们想不留痕迹地拿走窃听者的记忆,就要将他脑中的突触全部毁了,这样他自然什么都不记得了。”医生答道。
“有点儿意思,若是以此来论人脑和记忆,经常用脑子的人记忆力岂不是更强?”
“理论上是这样的,不过理论跟现实有时候是两码事。再说了,脑子与脑子之间还有差别呢。既然说到这里,我不妨多说一点儿。
“言归正传,刚刚我们讲到了随着大脑受到的刺激不断增多,脑细胞之间就会越来越亲密,枝杈型的突触也会不断增加,信息的传递就更加方便快捷。如此循环下去,突触自然是越来越发达。
“相反,因大脑受到外界刺激而形成的突触如果长期搁置不用,它就会慢慢萎缩,一点点缩小,变弱,消失。因为突触数量的减少,信息传递的阻力也就越来越大,所以说,要想增强自己的记忆,我们就要学会用脑子,经常性地进行一些脑部锻炼。”
“经你这么一说,我倒是明白了不少。可是,我要如何下手才能一次性地震毁他脑子里全部的突触呢?而且照你刚才讲的,数量又是那么多!”
“我算是白夸你了。找不到突触也没关系,毁掉树突或者轴突也是一样的,失去了轴突和树突,突触自然就无法工作了。”
刘旭讲到这里,故意停了下来。看着同学们满脸期待的神情,他却抛出来一句吊人胃口的话:欲知后事如何,还是好好听这节课吧。
很早之前,脑神经科学家就做出过记忆的生理基础是突触的假设,然而想要通过实验来证实这种猜想非常困难,这项研究只能停滞不前。后来,斯坦福的研究人员尝试着用最新的影像技术解释这一假设。研究人员通过观察影像中小老鼠的神经连接移位和抹消的过程,发现随着神经突触的消失,与之相对应的记忆也消失了,终于证实了记忆的生理基础是突触的观点。
斯坦福的研究人员所研究的内容,用“情景记忆”来概括更为恰当。何为情景记忆?它是一种长时间不使用就会自动消失的记忆。
突触不仅是大脑神经细胞的连接枢纽,它在调节人的学习、记忆以及思考等方面也起着重要的作用。突触在结构和功能上稍微出现偏差,就会造成大脑反应延迟和孤独症等严重后果。我们所说的阿尔茨海默病患者,其突触数量就是随着年龄的增长而越来越少的。
当我们进行学习的时候,大脑中就会产生新的突触,突触的数量、连接的强度则受学习过程中所接受的刺激的影响,科学家将这种现象称为“可塑性”特征。耶鲁大学和德国马克斯·普朗克研究院神经生物学所合作,发现有一种分子能够穿过突触的连接点,并且能控制突触的可塑性,该分子名为SynCAM1。
SynCAM1是一种黏合分子,它能像胶水一样,将突触连接在一起。研究人员在实验中发现,当小白鼠体内的SynCAM1分子被激活后,就会连接形成更多的突触,脑中没有产生SynCAM1的小白鼠突触数量则少得可怜。但是脑中SynCAM1的含量太高也不是什么好事,含量太高的话小白鼠就无法学习。这也说明,我们在学习和记忆的过程中,突触之间形成过多的连接并不是什么好事,需要从中找到一种平衡。
研究者表示:我们开始假设这种分子在大脑发育中能促进新突触的形成,但研究发现,它对保持突触的结构和功能也有影响。现在,我们已经确定了这些分子是怎样支持大脑的自我联系功能的。
探索突触的奥秘,不仅有助于人们找到提高记忆的方法,而且给神经错乱患者的康复带来了希望。