一直以來,，科學(xué)界認(rèn)為記憶的儲存是通過增強(qiáng)神經(jīng)元間的突觸連接實(shí)現(xiàn)的。然而本周,，加州大學(xué)洛杉磯分校的神經(jīng)科學(xué)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(yàn)正確,，這意味著記憶的存儲方式將被改寫,。然而，論文一經(jīng)披露,，便遭到大量同行的質(zhì)疑,。這項(xiàng)研究，究竟是諾獎(jiǎng)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(jīng)元間突觸的強(qiáng)度變化得到存儲，這一根深蒂固的觀點(diǎn)已經(jīng)得到無數(shù)證據(jù)的支持,。而David Glanzman實(shí)驗(yàn)室的新研究,，則提供了截然不同的結(jié)果。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為有朝一日應(yīng)用RNA療法重塑丟失記憶提供了新可能,。如果結(jié)果正確,，它將撼動整個(gè)記憶及學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域。研究已于本周在神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)會的在線期刊eNeuro上發(fā)表,。

許多科學(xué)家會對該研究持保留意見,。海兔是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域強(qiáng)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(yàn)需要在腦結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的動物上重復(fù)。

Glanzman知道,，這項(xiàng)弱化突觸重要性的研究很難被同行廣泛接受,。“我猜會有許多驚訝和懷疑,，”他說,，“我不覺得在下一次神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)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?！拔一撕荛L時(shí)間說服我的實(shí)驗(yàn)室來開展這個(gè)研究,，”Glanzman說，“他們認(rèn)為這傻透了,?！?/p>

這項(xiàng)引發(fā)巨大爭議的研究，是如何進(jìn)行的,？

加州大學(xué)洛杉磯分校的David Glanzman

海兔的記憶轉(zhuǎn)移試驗(yàn)

在這項(xiàng)試驗(yàn)中,，Glanzman對加州海兔（Aplysia californica）進(jìn)行輕度電擊,。被電擊后，海兔在再次受到輕微碰觸時(shí)學(xué)會了收起虹吸管和鰓,，并維持近一分鐘,；而未經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)中提取RNA,，注入未經(jīng)電擊的海兔中,。RNA作為細(xì)胞內(nèi)的信使，攜帶著來自同源DNA的蛋白質(zhì)制造指令,。但RNA注入后,，未經(jīng)電擊的海兔在被輕觸后，收起虹吸管的時(shí)間延長了,。而在對照組中,，海兔被注入未經(jīng)電擊的海兔的RNA，它們收起虹吸管的時(shí)間則沒有那么長,。

“就好像我們移植了記憶,。”Glanzman說,。

Glanzman的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展示,，注入了經(jīng)電擊的海兔的RNA后，培養(yǎng)皿中海兔的感覺神經(jīng)元更易興奮,，這往往是被電擊后的表現(xiàn),。而對照組的海兔則未表現(xiàn)出該現(xiàn)象。

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

這一觀點(diǎn)挑戰(zhàn)了被廣泛接受的概念——記憶通過增強(qiáng)神經(jīng)元間的突觸連接得到存儲,。Glanzman認(rèn)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(diǎn)

“這個(gè)想法很激進(jìn),，確實(shí)挑戰(zhàn)了當(dāng)前記憶研究領(lǐng)域,。”麻省理工學(xué)院皮考爾學(xué)習(xí)和記憶學(xué)院主任,，神經(jīng)科學(xué)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(jī)制在記憶形成中起作用,，記憶的形成應(yīng)是一個(gè)復(fù)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(diǎn),，她說她完全不認(rèn)同,。

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

Science

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

Ryan認(rèn)識Glanzman并信任他的研究,。他說他相信該論文中數(shù)據(jù)的真實(shí)性。但他不認(rèn)為海兔或細(xì)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(shí)為單位工作的RNA如何能引起幾乎是即時(shí)的記憶喚起,，以及RNA如何連接大腦中眾多部分,，如更復(fù)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(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn),，經(jīng)一系列實(shí)驗(yàn)過程后,，海兔丟失的電擊記憶可以被恢復(fù),，但是隨記憶消失的突觸連接模式在記憶恢復(fù)時(shí)隨機(jī)組合,，說明記憶并非存儲在突觸中。Glanzman團(tuán)隊(duì)及其他研究者還發(fā)現(xiàn),，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(qiáng)并不受干擾。

“突觸可以來來去去,，但記憶仍然能存在,，”Glanzman認(rèn)為突觸不過是“細(xì)胞核中信息的反映”,。

Glanzman已經(jīng)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(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）的實(shí)驗(yàn)室中完成了博士后研究，他說他學(xué)術(shù)生涯中的大部分時(shí)間都相信突觸變化是記憶存儲的關(guān)鍵,。但是近年來,，一系列他自己及其他實(shí)驗(yàn)室的研究使他開始質(zhì)疑這一信條。

半世紀(jì)前的爭議試驗(yàn)

懷疑Glanzman的研究的部分原因是,，它令人想起科學(xué)發(fā)展中的一段令人不安的片段,。非傳統(tǒng)心理學(xué)家James V。 McConnell在密歇根大學(xué)花了數(shù)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(jì)五六十年代，McConnell訓(xùn)練了扁蟲,，而后將受訓(xùn)的扁蟲喂給未受訓(xùn)的扁蟲吃,。之后，未受訓(xùn)的蟲子看起來繼承了被它們吃掉的同類的行為,，因此McConnell認(rèn)為,，記憶通過某種形式轉(zhuǎn)移了。他在實(shí)驗(yàn)中還展示了,，受訓(xùn)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(xùn)練,。

雖然個(gè)別其他實(shí)驗(yàn)室重復(fù)了這一結(jié)果,，McConnell的研究廣受嘲笑，因?yàn)槠渌麑?shí)驗(yàn)室投入大量的時(shí)間金錢重復(fù)該實(shí)驗(yàn),，絕大多數(shù)都失敗了,。

最近，塔夫茨大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Michael Levin在更嚴(yán)密控制的條件下重復(fù)了McConnell的無頭扁蟲實(shí)驗(yàn),，他認(rèn)為McConnell有可能是對的,。

Glanzman說，McConnell的學(xué)生Al Jacobson在加州大學(xué)洛杉磯分校任助理教授期間意外實(shí)現(xiàn)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?yàn)樗难芯拷Y(jié)果廣受懷疑，Jacobson沒能得到終身教職,。事實(shí)上,，不久后，實(shí)驗(yàn)在大鼠身上得到了重復(fù),。

Glanzman在印第安納大學(xué)讀心理學(xué)本科時(shí)了解到McConnell的研究,，但他從未認(rèn)真看待那些結(jié)果。現(xiàn)在，雖然他仍不相信McConnell在轉(zhuǎn)移記憶上是完全正確的,，但他認(rèn)為McConnell和Jacobson的研究并非無稽之談,。

在記憶研究領(lǐng)域挑戰(zhàn)現(xiàn)狀絕非易事。頂著同行的無數(shù)懷疑,、阻力,、甚至直接嘲笑，紐約州立大學(xué)的Todd Sacktor已經(jīng)花了超過25年追逐一種分子：PKMzeta,。他認(rèn)為該分子對于長期記憶的形成至關(guān)重要,，并可能與Glanzman發(fā)現(xiàn)的RNA機(jī)制有聯(lián)系。

這一領(lǐng)域事關(guān)重大,，因?yàn)橛洃泴τ谖覀兊淖晕乙庾R如此關(guān)鍵,，許多科學(xué)家覺得記憶的工作機(jī)制早就該被揭開了?！斑@是20世紀(jì)的最后一個(gè)重大生物學(xué)問題，”Sacktor說,，“其中一些難點(diǎn)使得神經(jīng)科學(xué)家難以找出答案,。”

難點(diǎn)可能部分來自對于突觸強(qiáng)化的過度關(guān)注,。Ryan提及,，已有12000篇討論突觸強(qiáng)化的論文發(fā)表了，卻仍沒有一個(gè)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(jìn)。

“現(xiàn)實(shí)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,?！?/p>

原文鏈接：

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