眾所周知，短期記憶形成于海馬體，而穩(wěn)定的長期記憶則是儲存在大腦皮層中。如果海馬體中的短期記憶不能被順利地轉(zhuǎn)移至皮層，那么，它們在不久后就會被從記憶中抹去，成為“忘卻”的記憶。比如，儲存于大腦皮層的幾十年前的初戀，讓人銘記終生；而停留于海馬體那昨天剛嘗試記住的人名，卻遺忘殆盡。這不禁引發(fā)科學家的沉思：從短期記憶到長期記憶的中間過程到底是怎樣的？

前端丘腦——長期記憶關(guān)鍵區(qū)

根據(jù)記憶鞏固的經(jīng)典模型，海馬體中有新記憶形成后，便會訓練大腦皮層儲存長期的記憶。而要深入探索并深刻解析這段記憶遷移的過程，科學家則需要記錄下大腦不同區(qū)域在這個為期數(shù)周的漫長過程中的神經(jīng)元活動。而這是存在技術(shù)障礙的：電生理研究可以同時記錄多個腦區(qū)的活動，但無法持續(xù)數(shù)周；而傳統(tǒng)的顯微鏡可以進行連續(xù)記錄，但聚焦的區(qū)域有限。

對此，來自洛克菲勒大學的研究團隊開發(fā)了一種全新的單細胞分辨率多區(qū)域成像技術(shù)，可以長期對不同腦區(qū)的單個神經(jīng)元進行持續(xù)、同步的追蹤。再結(jié)合精妙的小鼠實驗設(shè)計，研究團隊找到了形成長期記憶的關(guān)鍵區(qū)域——前端丘腦，即處理、鞏固記憶的關(guān)鍵中轉(zhuǎn)站。

實驗鼠的“迷宮局”

在這項研究中，作者為參與實驗的小鼠設(shè)計了一個虛擬與現(xiàn)實交融的世界。通過投影，他們?yōu)樾∈蟠蛟炝艘蛔摂M現(xiàn)實“迷宮”：小鼠沿著投影在面前屏幕上的走廊跑動。而在現(xiàn)實中，它們其實是踩在一顆旋轉(zhuǎn)的聚苯乙烯泡沫塑料球上，就像是在跑步機上那樣運動。

當小鼠通過走廊進入最后一間房后，可能會解鎖3種不同的結(jié)局：最優(yōu)的高獎賞結(jié)局，小鼠面前的管口會提供不限量的糖水，小鼠可以隨意舔食；第二種低獎賞結(jié)局，小鼠可以獲得幾滴糖水；而最倒霉的第三種懲罰結(jié)局，小鼠一滴糖水都得不到，還會被一股空氣吹臉。

而在通往終點的途中，小鼠會遇到各種聲音、氣味和視覺刺激，如果小鼠能記住這些信息，它們就能在下一次通行時，提前預知結(jié)局。

實驗鼠記憶的動力選擇

在隨后幾周中，研究人員對小鼠記憶、區(qū)分這3種情景的能力進行了檢驗。它們的記憶表現(xiàn)可以體現(xiàn)在跑向終點的速度上——如果小鼠已經(jīng)形成了長期記憶，那么它們在跑向高獎賞終點時應(yīng)該最快，因為此時的動力最強；而跑向吹氣的懲罰終點時會最慢。此外，它們對獎賞程度的預期，即舔管口的次數(shù)，也可以反映它們的記憶程度。

另外，當研究團隊抑制海馬體時，小鼠連短期記憶都無法形成，記不住不同的路線對應(yīng)的結(jié)果；當前端丘腦受到抑制時，情況發(fā)生了變化：小鼠在短期內(nèi)學習、記住任務(wù)的能力保持正常，但無法轉(zhuǎn)化為長期記憶。相反，當前端丘腦受刺激，小鼠形成長期記憶的能力得到增強，尤其是能得到幾滴糖水的低獎賞情形。實驗中，普通小鼠大多數(shù)都會忘記低獎賞的情形，但當前端丘腦受刺激時，它們卻能牢牢地形成長期記憶。

研究人員發(fā)現(xiàn)，海馬體在高獎賞和低獎賞場景中被同等激活，而前端丘腦傾向于儲存更難忘的高獎賞情景的信息，“丘腦與皮層建立了不斷增強的遠程交互，從而穩(wěn)定地長期儲存這些記憶。”領(lǐng)導這項研究的Priya Rajasethupathy教授說，“我們發(fā)現(xiàn)，通過激活前端丘腦，還有助于鞏固通常被忘記的記憶。”

“接下來，他們將繼續(xù)研究前端丘腦是如何促進儲存長期記憶的。”據(jù)研究團隊表示，對于有價值、需要長期儲存的記憶和不重要的記憶，前端丘腦分別會如何與大腦皮層進行交流？記憶鞏固過程是間斷還是連續(xù)的，是經(jīng)歷了一個或幾個步驟，還是在一生中不斷演變？