Science突破性成果：重新找回已经忘却的记忆

12月1日在《Science》发表的一项研究中，来自威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员及其同事，为一种不同的理论提供了依据，这种理论认为，信息能够以一种不活跃的神经元状态，存储在工作记忆中。该团队的研究结果表明，我们的大脑有多种方式存储短期和长期的记忆，这取决于什么时候需要这些信息。

　　

生物通报道：神经科学家们一直试图揭开解释人类认知行为的神经元连接和活动模式。工作记忆（working memory，利用储存在短期记忆中的信息来完成一项任务）的普遍理论就是，编码所需信息的大脑连接，必须连续不断地被激活。12月1日在《Science》发表的一项研究中，来自威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员及其同事，为一种不同的理论提高了依据，这种理论认为，信息能够以一种不活跃的神经元状态，存储在工作记忆中。该团队的研究结果表明，我们的大脑有多种方式存储短期和长期的记忆，这取决于什么时候需要这些信息。延伸阅读：抹去痛苦记忆的遗传开关；利用光遗传学来唤醒你的记忆；可修改记忆的“神奇”蛋白。

密苏里大学的Nelson Cowan没有参与这项研究，但他指出：“已经有一系列研究表明，除了激活的神经元，工作记忆可能还有更多意义。这项研究已经取得了令人振奋的进展，用以支持这一新的理论。”

纽约大学博士后研究员Tommy Sprague也没有参与这项研究，他在给The Scientist的邮件中写道：“大量的行为型工作记忆研究，测量了有多少信息可以短暂地存储在工作记忆中。这项工作表明，通过这些措施，可能会错过以一种‘隐藏’或‘潜伏’状态存在的其他信息。”

在以前的工作中，Bradley Postle及其同事们已经发现，并非所有的工作记忆信息需要由神经元活动维持。在新的研究中，威斯康星大学麦迪逊分校的团队直接表明，与短期记忆中保存的信息相一致的突触，可能是不活跃的，但是记忆依然可以方便地和容易地转变成关注的焦点。

利用功能性磁共振成像（fMRI），Postle及其同事测量和分析了研究参与者的全脑活动，他们进行了一个简单的、连续的视觉识别任务，跨度超过30秒。他们给参与者显示了两个不同的项目，并告知他们哪个项目将首先测试，虽然这两个项目都驻留在工作记忆中。研究人员观察到，只有跟优先项目相关的大脑区域保持活跃，而对应于其他项目的大脑活动则下降到平均水平以下，这表明没有神经元的激活。如果参与者随后被告知要准备一个先前非优先项目的测试，该活动模式则被逆转。

在接下来的实验中，研究人员对他们的大脑定期进行刺激——用靶向脉冲经颅磁刺激，并记录他们的脑电图（EEG）。这样的刺激足以重新激活非优先项目的焦点，但是却需要参与者找回随后实验中关于项目的信息。

Postle说：“在大脑中这个项目是处于优先的状态，因为我们可以重新激活它的跳跃。我们认为，这个跳跃可以将信息带回瞬间意识中。”但是，如果参与者被脉冲刺激，但没想到项目后来是相关的，他们与项目相关的大脑区域仍然是不活跃，从而表明这些人能够积极地优先处理这些短期记忆。

研究人员报告说，观察到的记忆状态很可能介于我们积极关注的短期信息和多年形成的长期记忆之间，需要蛋白质合成。Postle告诉The Scientist：“这项研究的新发现是，这种类型的记忆可能是瞬时存储的——不通过长期的机制，但是通过一些短暂的方式，可能在缺乏升高的神经元活性时，能够保存信息。”

Sprague写道：“对工作记忆的重新关注，此前已被证明过很多次，但在这里，研究人员观察到了通过外部神经刺激的‘隐藏’工作记忆项目无意识的复活，这是非常新颖的。据我所知，以前在人类当中没有观察到像这样的现象。”Sprague说：“现在，我们需要了解大脑是如何完成这一记忆复活，以及这是如何融入每天的认知情景的。”

接下来，Postle团队想要详细研究这个记忆存储机制，不论是在健康志愿者中，还是在神经外科患者中。

根据Sprague和Cowan介绍，本次调查的结果，也可能对“神经科学家如何人类大脑应对和存储信息的能力”产生影响。Cowan说：“主流理论认为，工作记忆和注意力是人类认知的限制部分。这些新的研究结果表明，大脑优先考虑信息，不理会其中一些信息，但能够很容易地找回它。”

Sprague说：“工作记忆中其他信息的可用性，远远超出了我们可能通过行为和神经生理学推断的，这要求我们重新思考我们如何解释工作记忆的容量限制。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
N.S. Rose et al., “Reactivation of latent working memories with transcranial magnetic stimulation,” Science, doi:10.1126/science.aah7011, 2016.