是什么決定了記憶的長短？

每天，我們的腦都會把短暫的印象、靈光一現(xiàn)的念頭以及痛苦的時刻轉化為持久的記憶。這些記憶塑造了我們的自我意識，也指導著我們如何在世界中行事。不同記憶的存留時長是截然不同的，從幾個小時，到幾天、幾個月，甚至數(shù)十年。

那么，我們的腦究竟是如何決定哪些信息值得保留，并應該保留多久的呢？長期以來，當科學家思考記憶為何能夠持久存在時，傾向于認為我們的腦中存在一些具有“開關”功能的記憶分子——只要把開關撥到“開”，這段記憶就會被標記為持有狀態(tài)，并永久維持下去。然而，一直以來，對于記憶是如何在長時間尺度上保持穩(wěn)定的分子機制，科學家知之甚少。

現(xiàn)在，一項新發(fā)表于《自然》雜志的研究顯示，記憶能否長期儲存，依賴于在多個腦區(qū)中依次啟動的一連串“分子計時器”。換言之，我們能記住什么，其實是一個持續(xù)演變的過程，而非一個一勞永逸的“開關”動作。

記憶“開關”無法解釋一切

幾十年來，記憶研究主要聚焦于兩個腦區(qū)：一個是負責短期記憶的海馬，另一個是被認為是長期記憶“最終歸宿”的皮質。科學家過去認為，皮質中的長期記憶由某種生物學的“開關”所控制。換言之，在已有的記憶模型中，一旦某段短期記憶被標記為長期存儲，它就會無限期保留。

然而，近年來，科學家逐漸意識到，這種模型過于簡單。例如，它無法解釋為什么有些記憶會被遺忘，也無法解釋為什么有些記憶只持續(xù)幾周，而有些卻能伴隨一生。

2023年，神經(jīng)學家Priya Rajasethupathy和她的團隊發(fā)現(xiàn)，存在一條連接了短期記憶與長期記憶的“高速通路”。這條通路的重要組成部分，就是位于腦部中央的丘腦：丘腦不僅能幫助選擇哪些記憶應該被保留，還負責將它們傳送到皮質進行長期穩(wěn)定化。

這一發(fā)現(xiàn)為探索記憶研究中一些最根本的問題奠定了基礎，例如：記憶在海馬短期儲存之后會經(jīng)歷什么？又有哪些分子機制，負責將重要記憶“提升”到皮質長期保存，并讓不重要的記憶“降級”為遺忘？

虛擬現(xiàn)實行為實驗

為了解答這些問題，在新的研究中，Rajasethupathy團隊利用虛擬現(xiàn)實設計了一種行為任務，讓48只小鼠在實驗中形成多種記憶，但在數(shù)周時間內，只有部分記憶會被成功鞏固，而其他的記憶則被逐漸遺忘。

過去的研究表明，在學習過程中，重復的次數(shù)越多，記憶越可能被長期保存。因此，在新的實驗設計中，研究團隊設計了不同出現(xiàn)頻率的情境，讓小鼠學習不同頻率出現(xiàn)的“情境-結果”的關聯(lián)，然后對比了頻繁出現(xiàn)的情境與很少遇到的情境的記憶差異。

具體而言，小鼠會接觸兩種與獎勵相關的情境，其中一種以高重復頻率呈現(xiàn)，另一種以低重復頻率呈現(xiàn)。團隊預計，小鼠在學習階段會習得這兩種關聯(lián)，但在之后的數(shù)周內只會保留對于高重復情境的記憶。

實驗結果表明，通過調整某些情境的重復次數(shù)，研究人員成功地讓小鼠對其中一部分內容記得更牢，而對另外一些記得較弱。隨后，研究人員再檢查大腦，尋找與記憶持久性相關的機制。隨后，他們追蹤了特定腦回路中，與記憶鞏固或遺忘相關的分子程序，并觀察它們如何隨著時間產(chǎn)生分化。

分子計時器

他們發(fā)現(xiàn)了三種關鍵的轉錄調控因子——丘腦中的Camta1和Tcf4，以及前扣帶皮質中的Ash1l：它們對記憶的最初形成并不是必需的，但對記憶的維持至關重要。干擾Camta1和Tcf4，就會破壞丘腦與皮質之間的功能連接，從而導致記憶衰退。

根據(jù)這一模型，在海馬形成基本記憶之后，Camta1及其靶會確保記憶的早期穩(wěn)定性。隨著時間推移，Tcf4及其靶被激活，提供細胞黏附和結構支持，使記憶繼續(xù)得以維持。最后，Ash1l會調動染色質重塑程序，使記憶變得更加牢固持久。

換言之，這表明長期記憶并不是由某個單一的分子開關維持的，而是由一系列跨腦區(qū)、隨時間依次啟動的基因調控程序接力完成，就像一連串的“分子計時器”：最早啟動的“計時器”開啟得迅速，但消退得也快，使得記憶容易被快速遺忘；而后續(xù)的“計時器”啟動更慢，卻能帶來更穩(wěn)定、持久的記憶。這種分階段的機制讓腦能夠把重要經(jīng)歷“晉升”為長期記憶，而讓不重要的經(jīng)歷自然消退。

另外，值得一提的是，Ash1l 屬于一種名為“組蛋白甲基轉移酶”的蛋白質家族，它在其他生物系統(tǒng)中也參與“記憶”的維持。在免疫系統(tǒng)中，這類分子能幫助身體記住過去的感染；在發(fā)育過程中，它們能幫助細胞記住自己已經(jīng)成為神經(jīng)元或肌肉細胞，并長期維持這種身份。而腦可能正在重新利用這一類普遍存在的細胞記憶機制，來支持認知層面的記憶。這些發(fā)現(xiàn)將有望對治療記憶相關疾病提供重要啟示。

在下一步研究中，研究人員將著重探索這些不同的“分子計時器”是如何啟動的，以及是什么決定了它們的作用時長。歸根結底，他們想要探索的一個重要問題是：腦是如何判斷一段記憶的重要性，以及它應該存在多久的？

#參考來源：

https://www.rockefeller.edu/news/38658-how-the-brain-decides-what-to-remember/

https://www.rockefeller.edu/news/38669-your-memories-are-governed-by-hidden-timers-inside-your-brain/

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09774-6

#圖片來源：

封面圖&首圖：chenspec / Pixabay