一直以來,，科學界認為記憶的儲存是通過增強神經元間的突觸連接實現的。然而本周,，加州大學洛杉磯分校的神經科學家發(fā)表了一篇顛覆性的論文：他們通過注射RNA,，成功將一只海兔的記憶傳給了另一只海兔。如果該試驗正確,，這意味著記憶的存儲方式將被改寫,。然而，論文一經披露,，便遭到大量同行的質疑,。這項研究，究竟是諾獎級的突破，還是會成為后人的笑柄,？

撰文 | Usha Lee McFarling

翻譯|劉心宇

審校|吳非

記憶通過神經元間突觸的強度變化得到存儲,，這一根深蒂固的觀點已經得到無數證據的支持。而David Glanzman實驗室的新研究,，則提供了截然不同的結果,。這項發(fā)現為有朝一日應用RNA療法重塑丟失記憶提供了新可能。如果結果正確,，它將撼動整個記憶及學習研究領域,。研究已于本周在神經系統(tǒng)科學學會的在線期刊eNeuro上發(fā)表。

許多科學家會對該研究持保留意見,。海兔是神經科學領域強有力的模式生物,，但其簡單的腦部與人類大腦的工作方式有很大不同。因此,，該試驗需要在腦結構更復雜的動物上重復,。

Glanzman知道，這項弱化突觸重要性的研究很難被同行廣泛接受,?！拔也聲性S多驚訝和懷疑，”他說,，“我不覺得在下一次神經系統(tǒng)科學學會年會上,，大家會給我辦一場慶祝游行?！本瓦B他自己的同事都存有懷疑,。“我花了很長時間說服我的實驗室來開展這個研究,，”Glanzman說,，“他們認為這傻透了?！?/p>

這項引發(fā)巨大爭議的研究,，是如何進行的？

加州大學洛杉磯分校的David Glanzman

海兔的記憶轉移試驗

在這項試驗中,，Glanzman對加州海兔（Aplysia californica）進行輕度電擊,。被電擊后，海兔在再次受到輕微碰觸時學會了收起虹吸管和鰓,，并維持近一分鐘；而未經電擊的海兔只會短暫地收回,。

加州海兔

研究者從被電擊過的海兔的神經系統(tǒng)中提取RNA,，注入未經電擊的海兔中。RNA作為細胞內的信使，攜帶著來自同源DNA的蛋白質制造指令,。但RNA注入后,，未經電擊的海兔在被輕觸后，收起虹吸管的時間延長了,。而在對照組中,，海兔被注入未經電擊的海兔的RNA，它們收起虹吸管的時間則沒有那么長,。

“就好像我們移植了記憶,。”Glanzman說,。

Glanzman的團隊進一步展示,，注入了經電擊的海兔的RNA后，培養(yǎng)皿中海兔的感覺神經元更易興奮,，這往往是被電擊后的表現,。而對照組的海兔則未表現出該現象。

Glanzman認為,，這些結果指示記憶可能被儲存在神經元的細胞核中,。RNA合成于細胞核中，并在細胞核中作用于DNA,，開啟或關閉特定基因,。他說他認為記憶的存儲過程包含這些由RNA調節(jié)的表觀遺傳變化。

這一觀點挑戰(zhàn)了被廣泛接受的概念——記憶通過增強神經元間的突觸連接得到存儲,。Glanzman認為,，記憶形成過程中的突觸變化來自RNA攜帶的信息。

挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀點

“這個想法很激進,，確實挑戰(zhàn)了當前記憶研究領域,。”麻省理工學院皮考爾學習和記憶學院主任,，神經科學家蔡理惠說,。蔡理惠在最近合著的一篇探討記憶形成的重要回顧評論中稱Glanzman的研究“令人印象深刻且有趣”，并稱有一系列研究支持表觀遺傳機制在記憶形成中起作用,，記憶的形成應是一個復雜且多方面的過程,。但是，對于Glanzman提出的突觸連接在記憶存儲中并不重要的觀點,，她說她完全不認同,。

都柏林三一學院的助理教授Tomás Ryan與Glanzman一樣，在神經科學家中是少數派（有些人稱他們?yōu)榉磁颜撸?，他們質疑記憶通過突觸強化存儲的傳統(tǒng)觀點,。2015年,，Ryan與麻省理工學院的諾貝爾獎得主Susumu Tonegawa在

Science

上發(fā)表論文稱，突觸加強被阻斷后,，記憶仍能被喚起,。Ryan說他正在驗證的觀點是，記憶存儲通過建立新突觸連接將神經元總體聯(lián)系起來,，而不是已有連接的加強,。

Ryan認識Glanzman并信任他的研究。他說他相信該論文中數據的真實性,。但他不認為海兔或細胞的行為能證明RNA傳遞了記憶,。Ryan表示，他不能理解以分鐘,、小時為單位工作的RNA如何能引起幾乎是即時的記憶喚起,，以及RNA如何連接大腦中眾多部分，如更復雜記憶中涉及的聽覺和視覺系統(tǒng),。

但是Glanzman確信,，RNA扮演的角色使突觸黯然失色。2014年,，他的實驗室發(fā)現,，經一系列實驗過程后，海兔丟失的電擊記憶可以被恢復,，但是隨記憶消失的突觸連接模式在記憶恢復時隨機組合,，說明記憶并非存儲在突觸中。Glanzman團隊及其他研究者還發(fā)現,，長期記憶的形成可以通過終止表觀遺傳變化而阻斷,，即使突觸的形成或加強并不受干擾。

“突觸可以來來去去,，但記憶仍然能存在,，”Glanzman認為突觸不過是“細胞核中信息的反映”。

Glanzman已經研究記憶超過三十年了,。他在Eric Kandel（因通過海兔探索突觸在記憶中的作用共享了2000年的諾貝爾生理學與醫(yī)學獎）的實驗室中完成了博士后研究,，他說他學術生涯中的大部分時間都相信突觸變化是記憶存儲的關鍵。但是近年來,，一系列他自己及其他實驗室的研究使他開始質疑這一信條,。

半世紀前的爭議試驗

懷疑Glanzman的研究的部分原因是，它令人想起科學發(fā)展中的一段令人不安的片段,。非傳統(tǒng)心理學家James V,。 McConnell在密歇根大學花了數年試圖證明，腦外一種被他稱為“記憶RNA”的東西能傳遞記憶,。在上世紀五六十年代,，McConnell訓練了扁蟲,，而后將受訓的扁蟲喂給未受訓的扁蟲吃,。之后,，未受訓的蟲子看起來繼承了被它們吃掉的同類的行為，因此McConnell認為,，記憶通過某種形式轉移了,。他在實驗中還展示了，受訓的扁蟲被切斷頭部,、重新長出新頭后,，仍能記得它們受過的訓練。

雖然個別其他實驗室重復了這一結果,，McConnell的研究廣受嘲笑,，因為其他實驗室投入大量的時間金錢重復該實驗，絕大多數都失敗了,。

最近,，塔夫茨大學的發(fā)育生物學家Michael Levin在更嚴密控制的條件下重復了McConnell的無頭扁蟲實驗，他認為McConnell有可能是對的,。

Glanzman說,，McConnell的學生Al Jacobson在加州大學洛杉磯分校任助理教授期間意外實現了通過RNA注射在扁蟲之間傳遞記憶。該研究1966年發(fā)表于Nature,，但或許是因為他的研究結果廣受懷疑,，Jacobson沒能得到終身教職。事實上,，不久后,，實驗在大鼠身上得到了重復。

Glanzman在印第安納大學讀心理學本科時了解到McConnell的研究,，但他從未認真看待那些結果?，F在，雖然他仍不相信McConnell在轉移記憶上是完全正確的,，但他認為McConnell和Jacobson的研究并非無稽之談,。

在記憶研究領域挑戰(zhàn)現狀絕非易事。頂著同行的無數懷疑,、阻力,、甚至直接嘲笑，紐約州立大學的Todd Sacktor已經花了超過25年追逐一種分子：PKMzeta,。他認為該分子對于長期記憶的形成至關重要,，并可能與Glanzman發(fā)現的RNA機制有聯(lián)系。

這一領域事關重大,，因為記憶對于我們的自我意識如此關鍵,，許多科學家覺得記憶的工作機制早就該被揭開了,。“這是20世紀的最后一個重大生物學問題,，”Sacktor說,，“其中一些難點使得神經科學家難以找出答案?！?/p>

難點可能部分來自對于突觸強化的過度關注,。Ryan提及，已有12000篇討論突觸強化的論文發(fā)表了,，卻仍沒有一個好的解釋說明記憶如何被存儲,。他為Glanzman開啟一條新的可探索的道路而喝彩，即使這條道路看似激進,。

“現實是,，我們對記憶的了解如此有限，”Ryan說,，“我為任何新的可能性感到興奮,。”

原文鏈接：

https：//www.scientificamerican.com/article/memory-transferred-between-snails-challenging-standard-theory-of-how-the-brain-remembers/