科学家发现大脑中的“重置按钮”可将记忆分离

煤油灯科技2025-10-31 09:19

脑干区域有助于给记忆断句。压力可能会阻断其标记新经历的能力。

尽管生活如流水般绵延不绝,但我们的记忆并非以这样的方式记录它。我们回忆过去时,并非将其视为一条无缝的时间线,而是视为一系列清晰而有意义的瞬间——就像句子通过语法和标点符号被拆解一样。这种心理结构使我们的经历变得清晰,并帮助我们理解所发生的事情以及发生的时间。

大脑必须为这个艰巨的任务付出大量精力,对吧?

错了!事实证明,这个虽小但强大的地区所发挥的作用远超其分量。

在《神经元》杂志上发表的一项研究中,加州大学洛杉矶分校和哥伦比亚大学的心理学家利用脑成像和瞳孔测量技术发现,脑干中的一小群神经元(称为蓝斑)在发生有意义的变化时,起着“记忆重置按钮”的作用。

加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)心理学教授兼第一作者大卫·克卢埃特(David Clewett)说:“我们的关键问题是:随着一段经历的展开,大脑是如何‘知道’一段有意义的记忆已经结束,而下一段记忆应该开始的?研究表明,如果处于稳定的情境中,例如在同一个房间里,那么一连串的经历会在记忆中相互联结。相比之下,情境的变化或事件的边界会将记忆分开,以代表不同的事件。通过这种方式,情境起到了人类记忆语法的作用。我们发现,当记忆分离时,蓝斑核在事件边界处最为活跃。因此,大脑觉醒系统核心的这个小区域可能起到了分隔我们的想法和记忆的作用。”

听觉线索塑造情境和记忆

克利维特与来自加州大学洛杉矶分校的黄日红(Ringo Huang)和来自哥伦比亚大学的莉拉·达瓦奇(Lila Davachi)共同进行了一项实验。实验共有32名参与者,他们在接受磁共振成像扫描时观看了中性物体的图像。为了模拟情境的变化,研究人员在参与者的左耳或右耳播放了简单的音调。当在同一只耳朵中反复播放八个相同的音调时,就营造出了一种连续事件的感觉。音调的高低变化和耳朵位置的变化则标志着情境的转变,从而形成了事件边界的感知。这种交替模式一直持续,从而形成了四个不同听觉事件的印象。

接下来,研究团队评估了这些情境转换对记忆的影响。他们假设,能否准确回忆出事件的顺序可以反映出这些经历是被当作一个独立事件存储的,还是被分割成了不同的记忆。如果事件是一起被编码的,那么按顺序回忆起来应该更容易;如果它们是分开存储的,按顺序回忆起来就更难。

正如预期,事件边界期间蓝斑活动增加与跨越这些边界的项目对顺序的回忆较差有关,这表明记忆是分开存储的。为了验证这一点,研究人员将他们通过功能性磁共振成像(fMRI)获得的蓝斑活动数据与同时采集的瞳孔扩张测量值进行了比较,因为在新事件和蓝斑激活期间,瞳孔大小往往会增大。这些数据之间的一致性证实了fMRI信号能够准确捕捉到这一小脑区的活动。功能性磁共振成像(fMRI)通过测量参与者在扫描仪内时血流的变化来监测大脑活动。

海马体如何对边界信号作出反应

这一神经“重置”信号的影响远远超出了最初记忆分割的范围。事件边界处蓝斑活动水平较高与海马体内激活发生更明显的转变有关,而海马体是大脑中对编码新记忆和追踪位置、时间等背景信息至关重要的区域。

“海马体的一部分工作是绘制我们经历的结构图,因此它拥有事件的起始、中间和结束索引。我们发现,蓝斑可能向海马体提供关键的‘开始’信号,就像在说,‘嘿,我们现在进入一个新事件了,’”达瓦奇说。“先前的研究表明,蓝斑活动的爆发有助于重新配置大脑网络,从而将注意力集中在新的和重要的经历上。我们的研究表明,这种更新信号的范围甚至更广,还会到达携带正在发生的事件表征的与记忆相关的区域。”

研究人员还研究了蓝斑短暂激活的爆发如何受到蓝斑活动背景水平的影响。这一点很重要,因为蓝斑神经元有两种不同的运作模式:一种是爆发式模式,能够标记重要事件并形成新的记忆;另一种是背景模式,能够调节一般的警觉性和压力。

克莱韦特说:“蓝斑就像是大脑内部的警报系统。但在长期压力的作用下,这一系统会变得过度活跃。其后果就相当于一直生活在一个火警警报从未停止响过的环境中,让人很难注意到真正的火灾何时爆发。”

尽管这些放电模式在决策、感知和学习方面的动态相互作用已被研究,但它们与我们如何感知和记忆事件的相关性,迄今为止仍不明确。因此,作者着手测试在慢性压力条件下,作为划分记忆片段的神经信号,事件边界处蓝斑的爆发式激活是否会减弱或消失。这个问题颇具挑战,因为仅使用功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging)无法测量压力或蓝斑激活的绝对水平。为了解决这一问题,他们采用了一种成像方法间接测量神经黑色素,这是一种神经化学色素,会随着蓝斑的反复激活而在其中随时间积累。

压力会削弱大脑的事件检测信号

正如所预测的,神经黑色素相关信号更强的参与者(这通常意味着慢性压力)对事件边界的瞳孔扩张反应较弱。作为活动背景水平的指标,蓝斑激活的低频波动越强,也预示着任务过程中蓝斑激活的峰值越弱,以及对边界的瞳孔反应越弱。综上所述,这些发现表明,长期的过度兴奋可能会降低人们对变化的敏感性,从而扰乱锚定和组织新记忆片段的线索。

确定蓝斑是记忆形成的门户或指挥者,可能会为治疗创伤后应激障碍(PTSD)和阿尔茨海默氏症等其他与记忆相关的疾病带来更好的方法,在这些疾病中,蓝斑异常活跃。无论是通过药物、缓慢呼吸,还是通过挤压减压球,都有潜在的方法可以让过度活跃的蓝斑平静下来。但要找到好的长期解决方案,还需要进一步的研究,并且需要时间来发现和推向市场。以“正确”的方式感知事件与拥有更好的记忆力直接相关,这表明改善蓝斑功能是保护或恢复记忆功能的有效目标。

克莱维特说,研究大脑所需的精密工具需要资金,而只有联邦政府才能提供此类资金。克莱维特说,例如,美国国家卫生研究院 (NIH) 为本研究提供的几笔资助金就用于支付扫描费用和他们进行实验所用的设施费用。

克列维特(Clewett)说:“开展基础科学和临床研究对于开辟治疗衰弱性疾病的新途径至关重要。最近的立法行动不仅威胁到科学研究的未来,也威胁到能够改善患者及其家人生活的突破性进展的未来。具有讽刺意味的是,在立法承诺带来‘重大而美好的变革’之际,事实证明,大脑中最小的一个组成部分或许会对我们如何理解和记忆生活产生最大的影响。”

参考文献:《蓝斑核激活“重置”海马体事件表征并分离相邻记忆》,作者:戴维·克利维特、黄日红、莉拉·达瓦奇,2025年8月6日发表于《神经元》期刊。DOI:10.1016/j.neuron.2025.05.013

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