的確,，和記憶如何生成相比,，大腦如何遺忘倒真是一個(gè)非常有趣的話題——為何有很多經(jīng)歷過的事件我們完全記不起來了呢,？大腦選擇遺忘的機(jī)制到底是怎樣的？哪些記憶被它認(rèn)定為可以遺忘，而哪些記憶又成為了長(zhǎng)久記憶呢,？

如果按照本文的“主動(dòng)遺忘”來看,，或許遺忘海量信息就是我們大腦的預(yù)設(shè)模式。不過,，我更感興趣的是,，不良記憶被擦除倒沒什么,，但如果是美好的回憶也被大腦逐漸擦除了呢,？

文/Dalmeet Singh Chawla

譯/喬琦

校對(duì)/斬光

原文/www.quantamagazine.org/to-remember-the-brain-must-actively-forget-20180724/

本文基于創(chuàng)作共同協(xié)議（BY-NC），由喬琦在利維坦發(fā)布

數(shù)十年來,，許多研究都把重點(diǎn)放在了探究大腦獲取信息的方式之上,。其結(jié)果表明，短期記憶其實(shí)是以神經(jīng)元間的活動(dòng)模式為藍(lán)圖編碼在大腦中的,，而長(zhǎng)期記憶則反映了神經(jīng)元間相互連接的某種變化,。

至于大腦是如何忘卻的，卻還沒有得到記憶領(lǐng)域研究人員的同等重視,?！爱?dāng)我活到80歲的時(shí)候，很有可能會(huì)記不得當(dāng)下生活中發(fā)生在我身上的絕大多數(shù)事情——也就是我現(xiàn)在擁有的清醒體驗(yàn),，”劍橋大學(xué)記憶領(lǐng)域研究者邁克爾·安德森（Michael Anderson）說道,，“神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域真的從不把遺忘當(dāng)回事兒，這是怎么搞的,？”從20世紀(jì)90年代開始,，安德森就一直致力于有關(guān)遺忘的研究。

“也許,，大腦的預(yù)設(shè)工作模式就要遺忘信息,。”

——羅納德·戴維斯,，斯克利普斯研究所

圖源：Sydney Morning Herald

“如果大腦不會(huì)遺忘,，那我們就根本不會(huì)有記憶，”蒙特利爾麥吉爾大學(xué)記憶與遺忘領(lǐng)域的研究者奧利弗·哈特（Oliver Hardt）說,。他還表示,，如果我們真的什么都能記住，那我們就會(huì)變得完全沒有效率,。因?yàn)檫@樣一來,，大腦總是會(huì)被一些無用的冗余信息淹沒?！拔矣X得大腦的工作模式就像一臺(tái)混亂的編碼機(jī)器,，”哈特如是說。他注意到，在夜間,，許多人連他們白天所做的最稀松平常的事兒都能分毫不差地回憶起來,，但過了幾天或幾個(gè)禮拜后，他們就什么也不記得了,。

他認(rèn)為,，之所以會(huì)出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象是因?yàn)椋竽X并不能第一時(shí)間就知道什么事重要,，什么事不重要,。于是，剛開始的時(shí)候,，大腦努力地想要把它們一股腦兒全記住,，但后來就慢慢地忘記了其中的大部分?！斑z忘就像過濾器一樣,，”哈特說，“它能篩除掉那些大腦認(rèn)為不重要的事兒,?！?/p>

過去幾年間開展的實(shí)驗(yàn)，終于開始為我們撥開籠罩在這個(gè)過濾器上的迷霧了,。

記憶追蹤

從很多方面來說,，記憶都是一門復(fù)雜課題，這不僅僅是因?yàn)楦鞣N各樣的生物（從結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的生物體如海蛞蝓和昆蟲,，到人類及其他各類擁有復(fù)雜腦結(jié)構(gòu)的動(dòng)物）都擁有記憶,。有些情況下，記憶工作模式的不同可能和神經(jīng)系統(tǒng)架構(gòu)的不同有關(guān),。

此外,，即便是在同一個(gè)物種之中，也可能出現(xiàn)多種類型的記憶,，而且這些不同類型的記憶雖然可能彼此相互關(guān)聯(lián),，但也會(huì)以大腦的不同區(qū)域?yàn)楣ぷ髦行摹Ｅe例來說,，哺乳動(dòng)物的短期記憶通常需要海馬體的參與,，而長(zhǎng)期記憶則牽涉到更多大腦皮質(zhì)區(qū)。這些不同類型記憶的工作機(jī)制也可能會(huì)有所不同,。

這是一幅嚙齒動(dòng)物腦組織（用熒光蛋白改造）切片的放大圖像。圖像中的綠光表明,，海馬體中的哪些細(xì)胞似乎在儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)所產(chǎn)生記憶的印跡,，或者說物理痕跡。圖源：Dheeraj Roy,， Tonegawa Lab/MIT

所有這些不同帶來的一個(gè)結(jié)果就是,，現(xiàn)在越來越多的研究者覺得遺忘——記憶的功能性喪失——也可能有不同的產(chǎn)生機(jī)制。過去有關(guān)遺忘的理論多數(shù)都強(qiáng)調(diào)相對(duì)被動(dòng)的過程,。在這類過程中,，正是由于那些記憶的物理痕跡（有些研究人員稱之為“印跡”）自然分解或者變得難以為大腦所獲取，才導(dǎo)致了記憶的丟失,。而那些印跡有可能就是腦細(xì)胞之間的連接方式,，正是這種連接推動(dòng)腦細(xì)胞按照一定的方式激活,，從而產(chǎn)生記憶,。這類遺忘過程可能與以下幾個(gè)方面有關(guān)：負(fù)責(zé)編碼記憶的眾多神經(jīng)元間的連接自發(fā)衰減；此類神經(jīng)元的隨機(jī)死亡,；正常情況下有助于鞏固和穩(wěn)定新記憶的相關(guān)體系失效,；相關(guān)環(huán)境線索或其他因素的丟失，導(dǎo)致大腦無法重拾記憶,。

然而,，現(xiàn)在，研究者們正把相較之前多得多的注意力放在那些能夠主動(dòng)擦除或者掩藏記憶印跡的機(jī)制上,。

圖源：Medical Daily

本質(zhì)性遺忘

2017年,，科學(xué)家正式確認(rèn)了一種主動(dòng)遺忘的機(jī)制，稱為“本質(zhì)性遺忘”,。這種機(jī)制牽涉到大腦內(nèi)部的一部分特定細(xì)胞——羅納德·戴維斯（Ronald Davis）和鐘毅在論文中提出了這個(gè)想法,，并且隨隨便便地稱這些細(xì)胞為“遺忘細(xì)胞”——它們可以分解記憶細(xì)胞中的印跡。

（www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273（17）30498-1）

戴維斯是任職于斯克利普斯研究所（位于美國(guó)佛羅里達(dá)州朱庇特市）的神經(jīng)科學(xué)家,。此前,，他和同事們報(bào)道了這樣一個(gè)案例：將果蠅置于充滿某種臭味的環(huán)境中，然后對(duì)其進(jìn)行溫和的電擊,。結(jié)果是,，果蠅很快就把臭味和電擊聯(lián)系了起來，并且開始躲避這種臭味,。在這個(gè)基礎(chǔ)之上,，他們研究了主動(dòng)遺忘的機(jī)制。

（linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896627316301702）

斯克利普斯研究所神經(jīng)科學(xué)家羅納德·戴維斯。他和同事確認(rèn)了果蠅身上的一種“本質(zhì)性遺忘”機(jī)制：記憶甫一形成就開始遺忘。圖源：Ronald Davis

戴維斯和他的同事觀察了果蠅大腦中的一組特定神經(jīng)元,。這組神經(jīng)元持續(xù)不斷地將神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺釋放到蕈狀體神經(jīng)元中,。他們發(fā)現(xiàn)，多巴胺扮演了一個(gè)雙重角色：既有助于記憶形成又會(huì)導(dǎo)致遺忘,。在戴維斯和同事們完成了對(duì)果蠅的訓(xùn)練之后,，阻止果蠅腦中的多巴胺向蕈狀體神經(jīng)元釋放。結(jié)果,，他們發(fā)現(xiàn),，3個(gè)小時(shí)后，這些果蠅的記憶力測(cè)試得分是其他果蠅測(cè)試得分的兩倍,。

對(duì)此,，戴維斯和他的團(tuán)隊(duì)提出了這樣一個(gè)解釋：在一段新記憶形成之后，以多巴胺為基礎(chǔ)的遺忘機(jī)制就會(huì)開始擦除它,。戴維斯認(rèn)為,，這種擦除現(xiàn)象之所以會(huì)出現(xiàn)，是因?yàn)榧?xì)胞反轉(zhuǎn)了那些創(chuàng)造了記憶印跡的結(jié)構(gòu)變化,。細(xì)胞的自然傾向就是要回到它們習(xí)得記憶之前的狀態(tài)——除非大腦不知怎地認(rèn)為這段記憶很重要,，有必要保留。此后,，這類記憶印跡就通過某種鞏固過程保留了下來,，最終在記住狀態(tài)和遺忘狀態(tài)之間保持一種平衡。

“也許大腦的預(yù)設(shè)工作模式就是要遺忘信息,，”戴維斯說,。他還表示，在大腦的某個(gè)地方,，可能存在某種判斷模式：當(dāng)它認(rèn)為遇到了一些值得長(zhǎng)期記憶的信息的時(shí)候,，就會(huì)告訴大腦忽略遺忘過程。

北京清華大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家鐘毅和他的團(tuán)隊(duì),，還在老鼠身上成功操控了遺忘過程,。他們于2016年發(fā)現(xiàn)，在很多情況下,，抑制海馬體神經(jīng)元中一類名叫“Rac1”的特殊蛋白質(zhì)的活性,，可以將記憶保留的時(shí)間從不到72小時(shí)延長(zhǎng)到至少120小時(shí)。而增大Rac1的活性卻會(huì)把記憶停留的時(shí)間縮減到不足24小時(shí),。鐘毅小組之前的工作表明,，Rac1同樣也與果蠅的幾種遺忘機(jī)制有關(guān)。

（linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982216306972）

2017年,，戴維斯和鐘毅在聯(lián)合發(fā)表的一篇論文中提出,，上述所有發(fā)現(xiàn)都表明,，受多巴胺和Rac1調(diào)控的細(xì)胞進(jìn)程總是會(huì)侵蝕剛形成的新記憶?！皬倪@個(gè)角度上說,，”他們寫道，“由本質(zhì)性遺忘機(jī)制導(dǎo)致的遺忘也許是大腦的默認(rèn)工作狀態(tài),。本質(zhì)性遺忘也許會(huì)長(zhǎng)期緩慢地移除每一段剛形成的新記憶——盡管這種消除的力度會(huì)受到內(nèi)部或外部因素的影響和調(diào)控,。”

（linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896627317304981）

圖源：International Business Times AU

新神經(jīng)元和陳舊記憶

另一個(gè)似乎會(huì)自然導(dǎo)致遺忘的細(xì)胞進(jìn)程就是神經(jīng)形成,，也就是大腦中不斷生成新神經(jīng)元的過程,。

神經(jīng)形成與記憶和遺忘之間的關(guān)系頗為復(fù)雜。之前已有一些研究證明,，神經(jīng)形成在新記憶的生成過程中扮演著重要角色：在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物身上的實(shí)驗(yàn)表明,，那些可以抑制海馬體神經(jīng)形成的藥物會(huì)阻礙新記憶的形成。同時(shí),，如果在進(jìn)行學(xué)習(xí)之前,，使用那些可以增強(qiáng)海馬體神經(jīng)形成的藥物，似乎就有助于提高學(xué)習(xí)效果,。

多米尼加大學(xué)研究員伊琳娜·卡林-亞格曼是“海蛞蝓研究小組”實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)人之一。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)找到證據(jù)證明：大腦的主動(dòng)遺忘過程并不總是會(huì)徹底擦除記憶,。“所有記憶都不是逐漸,、徹底地消失了,，”她說。圖源：Ryan Pagelow for Dominican University

然而,，多倫多大學(xué)及兒童醫(yī)院神經(jīng)科學(xué)家保羅·弗蘭克蘭（Paul Frankland）和同事在對(duì)老鼠開展的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),，神經(jīng)形成對(duì)記憶過程并非只有正面效果。

實(shí)驗(yàn)中,，他們先是用一項(xiàng)任務(wù)訓(xùn)練老鼠以使其產(chǎn)生一段記憶,。數(shù)小時(shí)后，他們又用藥物刺激了老鼠體內(nèi)的神經(jīng)形成,，以此來驗(yàn)證海馬體中新神經(jīng)元的出現(xiàn)是否會(huì)影響到已存記憶的穩(wěn)定性,。大約一個(gè)月后，弗蘭克蘭的團(tuán)隊(duì)檢查這些用過藥的老鼠時(shí)發(fā)現(xiàn),，它們對(duì)當(dāng)時(shí)那個(gè)訓(xùn)練的記憶要比未用藥刺激神經(jīng)形成的老鼠差得多,。

（linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0166223613000866）

弗蘭克蘭懷疑，新神經(jīng)元形成后,，要想從海馬體取回此前的記憶就更加復(fù)雜了,。如果這些新增神經(jīng)元之間的連接與儲(chǔ)存舊記憶的腦回路之間產(chǎn)生了重疊,，那么前者就有可能破壞更為陳舊的那些記憶印跡，又或者使得新舊記憶之間的界限變得模糊,，變得難以分辨,。他把這個(gè)問題比喻成修理電子器件：“一旦你開始著手修理電子元件并且重新布線，”弗蘭克蘭說,，“那么,，儲(chǔ)存在原電路中的一切信息都有可能被分解?！?/p>

“如果你能深入了解大腦的遺忘機(jī)制,，也許就可以削弱這些不良記憶?！?/p>

——保羅·弗蘭克蘭,，多倫多大學(xué)

圖源：Neurofantastic

今年早些時(shí)候發(fā)表的一項(xiàng)后續(xù)工作中的一條證據(jù)支持了保羅的這個(gè)理論。該證據(jù)證明：海馬體中神經(jīng)形成的負(fù)面效果對(duì)那些近期形成的新記憶影響更加嚴(yán)重,，而那些陳舊得多的記憶則似乎不會(huì)受到傷害,。弗蘭克蘭的解釋是，之所以陳舊記憶對(duì)這種效應(yīng)不敏感,，是因?yàn)榇竽X為了長(zhǎng)期儲(chǔ)存它認(rèn)為重要的記憶,，會(huì)逐漸把海馬體中儲(chǔ)存的那些記憶轉(zhuǎn)移到大腦皮質(zhì)區(qū)中。因此,，相比數(shù)月前或者數(shù)年前的記憶來說,，今時(shí)今日在海馬體中新形成的神經(jīng)元會(huì)對(duì)一周前的記憶造成更大的傷害。

（www.jneurosci.org/content/38/13/3190）

弗蘭克蘭還強(qiáng)調(diào)說,，實(shí)際上,，因神經(jīng)形成產(chǎn)生的海馬體記憶回路重排導(dǎo)致的遺忘過程，要比戴維斯和鐘毅觀察到的基于多巴胺和Rac1的本質(zhì)性遺忘機(jī)制,，進(jìn)展緩慢得多：新出現(xiàn)的神經(jīng)元需要幾周時(shí)間才能產(chǎn)生彼此間的連接并進(jìn)而導(dǎo)致遺忘過程的發(fā)生,。

被忘記的那些記憶又怎么樣了呢？

無論是哪種機(jī)制導(dǎo)致了遺忘的發(fā)生,，這些被遺忘了的記憶又會(huì)如何呢,？它們留下的所有蛛絲馬跡都被清除得一干二凈了嗎？還是說,，它們?nèi)耘f以某種形式存在于我們的大腦之中,，只是我們無法解讀了？

羅伯特·卡林-亞格曼（Robert Calin-Jageman）和伊琳娜·卡林-亞格曼（ Irina Calin-Jageman）是一對(duì)夫妻檔研究員,，他們?cè)谝晾Z伊州里弗福里斯特市的多尼米加大學(xué)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)一間行為神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,。在過去的十年間，這對(duì)夫婦一直致力于研究海蛞蝓形成記憶的機(jī)制,。最近,，他們則把注意力轉(zhuǎn)向了動(dòng)物遺忘機(jī)制的神經(jīng)生物學(xué)研究,。在兩人去年發(fā)表的工作中，就提出了一系列似乎可以應(yīng)用到某些記憶方式中去并能解答上述問題的答案,。

根據(jù)多米尼加大學(xué)羅伯特·卡林-亞格曼的說法，在海蛞蝓研究小組展開的實(shí)驗(yàn)中,，即便在動(dòng)物們遺忘了之前學(xué)到的東西之后,，“先前敏化記憶的部分碎片”仍舊能夠在腦海中保存下來。圖源：Ryan Pagelow for Dominican University

在實(shí)驗(yàn)的第一階段,，卡林-亞格曼夫婦讓海蛞蝓的一側(cè)身體對(duì)電擊“敏感化”,。也就是說，他們教會(huì)海蛞蝓在自己受訓(xùn)練的身體那側(cè)表現(xiàn)出更明顯的反射性反應(yīng),。此后,，他們又讓海蛞蝓休息一周多的時(shí)間，目的是使它們忘記此前已習(xí)得的反應(yīng),。這樣一來,，海蛞蝓身體兩側(cè)對(duì)電擊產(chǎn)生的反應(yīng)就又重歸對(duì)稱了。

接著,，研究人員又用另一輪溫和的電擊嘗試喚醒海蛞蝓的這段記憶,。在實(shí)施這段“提醒性”電擊之后，第二天,，他們發(fā)現(xiàn),，海蛞蝓此前“敏化”的那一側(cè)身體再度表現(xiàn)出了相較未受訓(xùn)練一側(cè)更活躍的反應(yīng)。這種差異表明,，原先那段記憶的碎片仍舊停留在這種動(dòng)物的腦海里,。“海蛞蝓的行為出現(xiàn)變化,，是因?yàn)樗鼈兊纳窠?jīng)系統(tǒng)已經(jīng)通過編碼記住了此前那段疼痛的經(jīng)歷，”羅伯特·卡林-亞格曼如是說,。

“如果大腦不會(huì)遺忘,，那我們就根本不會(huì)有記憶?！?/p>

——奧利弗·哈特,，麥吉爾大學(xué)

“這表明，先前部分敏化記憶的碎片仍舊存在于受訓(xùn)這一側(cè)的身體之中,，”羅伯特說,，這也就意味著“大腦中一定潛藏著什么東西”，它們保存了身體與記憶之間的聯(lián)系,。即便是在一周之后——在海蛞蝓僅有一年的生命周期中已經(jīng)是頗長(zhǎng)的一段時(shí)間了——它們的大腦也沒有回到習(xí)得記憶之前的狀態(tài),?！拔覀兊膶?shí)驗(yàn)結(jié)果證明，遺忘并不只是某種記憶的被動(dòng)退化,，”伊琳娜·卡林-亞格曼說,，“所有記憶都不是逐漸、徹底地消失了,?！?/p>

為了進(jìn)一步究明究竟是什么東西在遺忘過程中幸存了下來，卡林·亞格曼夫婦和他們的同事一道觀察了海蛞蝓大腦兩側(cè)的基因表達(dá),，重點(diǎn)則放在了之前研究中確認(rèn)的與記憶存儲(chǔ)有關(guān)的大約1200個(gè)基因,。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，哪怕海蛞蝓已經(jīng)明顯忘記了電擊的事兒,，其中還是有11個(gè)基因仍舊在它們的一側(cè)大腦中表現(xiàn)活躍,，但在另一側(cè)卻毫無變化。

為什么這11個(gè)基因仍舊如此活躍,？它們又有什么功能,？我們依舊不清楚這兩個(gè)問題的答案。我們甚至無法確定這些基因的活躍性是否和那些被遺忘的記憶直接相關(guān),。研究人員還會(huì)進(jìn)一步研究這些基因以查明真相,。不過，令卡林-亞格曼夫婦感到興奮的是：那些基因有可能真的和記憶有關(guān)——無論它們的作用是保存了某些記憶印跡的殘留還是徹底清除了這些殘留痕跡,。

卡林-亞格曼實(shí)驗(yàn)室的海蛞蝓研究正在確認(rèn)那些似乎有助于保留神經(jīng)系統(tǒng)中被擦除記憶殘存碎片的基因。圖源：多米尼加大學(xué)

一個(gè)更深入的相關(guān)觀察結(jié)果是：卡林-亞格曼夫婦說,，他們發(fā)現(xiàn),，海蛞蝓體內(nèi)某種名為“FMRFamied”的神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)濃度在基因表達(dá)過程中顯著提高了。而FMRFamied這種化學(xué)物質(zhì)在海蛞蝓體內(nèi)起到的作用就和多巴胺在哺乳動(dòng)物體內(nèi)起到的作用相似,。若果真如此,，那么FMRFamied的出現(xiàn)可能的確會(huì)擾亂記憶，而其機(jī)制就可能和戴維斯記錄到的由多巴胺導(dǎo)致的果蠅本質(zhì)性遺忘機(jī)制頗為相似,。

操控記憶

在羅伯特·卡林-亞格曼看來,，現(xiàn)在的研究似乎表明，遺忘和消化,、排泄那樣的生化過程并沒有什么兩樣,，這點(diǎn)很是令他興奮，因?yàn)檫@意味著,，至少在理論上,，遺忘過程也可以通過改變內(nèi)外界影響因素進(jìn)行操控。他謹(jǐn)慎地指出，如果這些發(fā)現(xiàn)同樣適用于人類,，那么未來的研究人員或許就有能力幫助人們更輕松地忘卻悲傷的記憶,，同時(shí)讓那些快樂的記憶保存得更長(zhǎng)久些。

圖源：Gifer

操控遺忘過程的技術(shù)也許最終會(huì)應(yīng)用于治療像阿茲海默癥這樣的神經(jīng)退行癥,，以及其他幾類會(huì)導(dǎo)致老年人遺忘過度的認(rèn)知能力退化癥,。也許，這項(xiàng)技術(shù)同樣還有助于緩解創(chuàng)傷后心理壓力綜合征——患有此類病癥的病患通常會(huì)陷入某種想法,，難以自拔,。“可以想象,，如果你能深入了解大腦的遺忘機(jī)制,，也許你就可以削弱這些不良記憶，”弗蘭克蘭說,。他還特意強(qiáng)調(diào),，人為控制下的遺忘過程或許也有助于病患戒除那些成癮癥狀。

戴維斯則表示,，要想徹底開發(fā)出這些未來應(yīng)用的潛力,，我們首先得徹底弄清楚所有的主動(dòng)式遺忘機(jī)制。他預(yù)測(cè),，很有可能還有數(shù)類我們目前仍不了解的主動(dòng)式遺忘機(jī)制,。

此外，在受控遺忘過程的應(yīng)用抵達(dá)臨床試驗(yàn)階段之前,，它們還會(huì)面對(duì)許多倫理學(xué)家的質(zhì)疑,。“如果你現(xiàn)在討論的是有選擇性地故意遺忘某些事兒的話,，那這項(xiàng)工作的處境很有可能十分危險(xiǎn),，”弗蘭克蘭補(bǔ)充說，“不過,，如果你只是在服用某種會(huì)促進(jìn)普遍性遺忘的藥,，而不是只忘記某段特殊記憶，那么我覺得由此引發(fā)的道德爭(zhēng)議會(huì)少許多,?！?/p>