记忆是如何产生的？为什么有的人记忆力好，有的人记忆力差？记忆与情感有关吗？这些问题长期困扰着神经生物学家。如今，几项研究成果的披露，让人们从分子水平上看到了记忆形成的一些线索，也为人工智能研究、提高学习效果、疾病治疗（如阿尔茨海默病的防治）提供了新的线索。
记忆物质
过去人们都知道，大脑记忆的关键部分是海马体，海马体是大脑的重要组成部分，在记忆、情绪、情绪等大脑功能活动中起着重要作用。然而，人们并不知道记忆形成的过程和分子基础。
美国爱因斯坦医学院的帕克等人通过先进的成像技术在神经细胞中拍摄分子视频，初步了解了记忆物质在记忆形成过程中的作用。研究人员发现他们能够追踪到海马体神经细胞的细胞核中的RNA分子。研究人员认为这可能是老鼠大脑记忆形成的分子基础。
更重要的是，这项研究没有使用可能损害神经细胞的基因工程或其他干预措施。目前，观察脑细胞的方法很多。一种是用荧光标签标记神经分子，使其能通过脑组织释放光线，使成像技术能够捕捉到脑细胞中的分子轨迹；另一种是将光纤装置植入脑组织，观察产生记忆的海马神经元。帕克和其他人使用前一种技术。
然而，有许多记忆物质或分子。例如，先前的研究发现两种分子（丝裂原活化蛋白激酶MAPK和激酶PKA）与多种记忆形式和突触形状（神经细胞之间的接触点）的变化有关。也就是说，它们不仅是记忆的物质基础，而且参与神经元（神经细胞）的相互作用。然而，目前还不清楚这两种物质是如何与神经元相互作用形成记忆的。
现在，一个来自纽约大学神经科学中心的神经科学家和加州大学欧文分校的神经科学家利用加州海兔进行研究，并初步揭开了记忆的奥秘。加州海兔是一种海洋软体动物，又称海蛞蝓。
它的神经元是脊椎动物等高等生物的10-50倍，它的神经网络相对较小。这些特性使得研究人员很容易研究记忆形成过程中的分子信号。此外，它们的记忆编码机制在进化过程中高度保守，变化不大，这与哺乳动物的记忆编码机制相似。因此，研究它们的记忆将有助于揭开高等动物和人类记忆的奥秘。
研究人员对海蛞蝓的尾巴施加轻微的电击，诱导它们形成更强的条件反射行为，即激活其尾部的神经结构，然后检测丝裂原激活蛋白激酶和激酶的分子活性。研究发现，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和激酶活性在中期记忆（数小时）和长时记忆（数天）的形成过程中均被激活，丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）被激活。在不到30分钟的短时记忆中，只有激酶活性被激活，而丝裂原活化蛋白激酶没有参与。
本研究表明，MAPK和MAPK不仅是记忆的物质基础，而且它们的分子活性也是形成中短期记忆的关键因素。
记忆的神经回路
脑神经的记忆不仅需要记忆材料来产生功能，还需要神经元之间的连接和回路来形成记忆。现在，来自日本理化研究所的圭吾等人通过实验发现了记忆中神经回路的一种新机制。他们还用荧光标记海马神经元。过去，个体的学习和记忆能力被认为是由于大脑中海马神经元突触连接的增强。海马体由五个子区域组成，其中四个区域之间形成的回路被认为是个体记忆形成的关键。但是现在研究人员在海马体的第五个亚区发现了一个新的回路。
Ca1-ca5是海马的五个亚区，Ca2细胞较粗糙。通过检测rgs14、Pcp4和step的表达，Guiwu等人。分析了小鼠大脑亚区和Ca2亚区神经元的连接。结果表明，海马齿状回Ca2区神经元可以接收大量来自海马齿状回细胞的信息输入。
研究人员随后测试了老鼠的大脑，用激光刺激海马体的神经元，并记录了其他几个亚区的活动。结果表明，Ca2区和CA3区神经元的刺激和激活可以迅速进行，而CA1区则相对较慢。研究人员认为，Ca2亚区的神经元可以向CA1亚区发送信息，形成一个替代电路。这说明Ca2相关的神经回路可能是空间和情绪信息结合的途径，因为Ca2能将信息从海马后部传递到海马腹部。这说明Ca2不仅是记忆形成的关键因素之一，也是情绪生成的重要组成部分。
另一方面，美国波士顿大学的研究人员也在猴子的大脑中发现了两种与记忆有关的神经回路。也可以推断，人脑中有许多与记忆有关的神经回路。
用于研究的猴子可以反应和识别物体的颜色和物体运动的方向。这两种认知可能涉及大脑中不同的神经回路，需要随时进行切换才能拥有两种不同的认知。在实验中，研究人员要求猴子识别物体的颜色和运动方向，并在这两种行为之间切换，同时测量前额叶皮层不同位置产生的脑电波。
前额叶皮层是产生思考和决策的地方。当进行思考和决策时，这些区域的神经元产生的脑电波会有节奏地波动。只要对这些脑电波进行测试，我们就可以知道大脑的这些部分是否活跃。研究人员发现，当猴子对物体颜色的判断转向物体运动的方向时，猴子大脑这一部分的神经元会产生明显更高的振动频率，即β波。脑功能的转换不仅依赖于神经回路，还依赖于神经元中储存的记忆来进行判断。
因此，研究人员推断，当猴子的大脑在不同的规则和想法之间来回切换时，它们有不同的神经网络来进行切换和协调。
对海马体的新认识
在记忆机制方面，也有研究人员观察到海马体的一些此前未知的奥秘，这可能会改变人们对记忆形成和机制的固有看法。
显然，神经元的活动是记忆的基础，因为神经元内甚至产生记忆物质，并与其他神经元连接形成神经回路，从而产生长期或短期记忆。现在，研究人员发现海马体的新神经元可能是老鼠正常学习和记忆过程的关键。
先前的研究表明，新的神经元与成人大脑中的神经元相连。为了帮助确定新神经元的作用，研究人员利用光基因技术控制小鼠海马体新生神经元并测试其功能。结果表明，新神经元能加深恐惧记忆，增强空间位置记忆。这项研究还表明，成年小鼠的海马体可以产生新的神经元。
其他研究表明，即使在成年期，大脑也会产生新的神经元。成人大脑海马体是否产生新的神经元还需要确认。一旦得到证实，它表明成年人的记忆力也可以增强，并且可以产生治疗老年痴呆症的新方法或新技术。
美国加利福尼亚大学的安纳瑟等人也在一位名叫H.M.的癫痫病人的脑部解剖上有了新的发现。
H.M.出生于1926年，10岁开始患有轻度癫痫，15岁时发展成严重癫痫。在他27岁的时候，医生对其做了神经外科手术，将其大脑中海马体的一部分切除。癫痫发作频率降低，但海马部分切除后H.M.的长期记忆严重丧失。20世纪90年代对H.M.拍摄的脑成像图片证实，他的海马体大部分已被切除。
H.M.在2008年去世后，安内瑟等人。对H.M.的大脑做了切片，并建立了一个损伤区域的三维模型。研究人员将这些模型与H.M.活着时拍摄的图像进行了比较，但发现H.M.海马体的大部分实际上仍然存在。现在，研究结果已经公布。
结果表明，要么海马体的神经元具有再生能力，要么海马体某些部位在记忆中的作用需要重新评估。海马神经元的再生不仅对记忆有重要作用，而且可以治疗抑郁症、阿尔茨海默病等疾病。因为海马体与记忆和情绪有关。
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