记忆解密的“钥匙”找到了(图)

http://www.sina.com.cn 2005年04月14日09:04 解放日报

脑科学领域，大脑记忆研究是一大热点。

　　华东师大脑功能基因组学研究所林龙年博士与美国波士顿大学钱卓教授的研究，在世界上首次发现大脑记忆的编码单元，为破解大脑记忆密码奠定基础。最新一期的《美国科学院院报》公布了这项震动业界的研究成果。美国科学院院士、著名神经科学家汤姆·休得豪夫评价说，这项成果将对神经科学领域产生深远影响。

　　作为论文第一作者，林龙年昨天对这一成果细作解读。

　　突破口，在最艰深领域

　　人类大脑，是由140亿个神经元组成的繁复神经网络，如何系统工作?如何整合各类信息……解开这些谜团，是脑科学领域最艰难，也是顶级科学家最感兴趣的挑战。林龙年和钱卓在这一艰深领域寻找突破口。

　　科学家们发现，在与记忆密切相关的大脑结构中，“海马”负责将人们新的经历转化为长期记忆。但长期来，科学家们只能通过行为测试，间接检测记忆的形成。1999年，钱卓及其研究小组，通过调节小鼠“海马”和前脑中某个基因，制造出著名的“聪明鼠”，揭示了大脑在学习与记忆过程中的重要分子机制。

　　那么，记忆在大脑中的物理形式是怎样的？这正是林龙年和钱卓一直想解的难题。

　　96根微电极插入小鼠“海马”

　　技术突破是关键。林龙年和钱卓运用最新的高密度多通道在体记录技术，以小鼠为对象进行研究。

　　小鼠的“海马”脑区只有半粒米大小，在它的 CA1细胞层约有紧密排列的20—30万个神经元。为尽可能多地观测到单个神经元活动情况，研究小组研制了世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠“海马”区域。戴在小鼠头顶的“电极帽”传送神经元动态，研究人员成功记录到多达几百个神经元的活动情况。而传统实验方法，在小鼠上只能记录到几个至二十几个神经元。据介绍，这一步非常重要，代表科学家可以开始对神经元群体的编码进行分析。

　　“冰山一角”路漫长

　　设计新颖的行为模式来研究小鼠的神经编码，也是成功的重要基础。

　　研究人员设计了两种惊吓模式。一是在特定环境中给小鼠背部突然吹上一阵冷风，小鼠对这样的刺激会感到惊恐；另一种是把小鼠放在特制的小电梯里做自由落体下降，如同人们在乘电梯时突然失控坠落一样，小鼠对这种刺激也会“刻骨铭心”。研究人员设想，这些令人难忘的记忆，会使小鼠大脑中有许多神经元参与记忆的编码。

　　实验结果喜人：受惊吓时，小鼠“海马”中，有许多神经元对惊吓刺激产生各种放电反应。根据这些反应特征，研究人员发现这些神经元组成了记忆编码的神经网络单元。这些编码单元被激活后，还可以把任何一种惊吓经历转化成一串二进制数字。

　　林龙年表示，此项科研成果，只是揭开脑科学研究“冰山一角”，为进一步研究大脑记忆问题铺路。要真正破解大脑记忆密码，对全世界科学家来说，还有很长的路要走。

　　脑科学研究两大领域

　　目前，世界脑科学研究有两大领域。一是大脑工作的基本原理，即大脑以什么方式处理信息。科学家们致力于解释人类六大认知功能———感觉与知觉、学习与记忆、情绪、语言、思维、意识如何实现。学习与记忆是这六大功能的核心问题，是研究其它功能的基础。二是与大脑区域有关的疾病研究，如老年痴呆症、帕金森病、癫痫病，科学家们致力于在基础研究上研制出治疗药物。

　　中国科学家占一席之地

　　脑科学形成已有100多年，该领域仍有大片“处女地”等待科学家开垦。现在世界上对脑科学研究没有形成大的框架，许多问题都没有定论。各国科学家都在脑科学领域做“圈地式”研究，中国科学家也在积极抢占一席之地。华师大脑功能基因组学研究所经过两年多建设，已拥有国际一流科学家、一流硬件设施和顶尖科研课题。

　　本报记者徐敏本报实习生彭薇

　　