科学家实现生物间记忆移植 好神奇

新浪
2019-12-13

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新浪2019-12-13

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记忆移植就是把一个有记忆能力的生命体脑中的记忆,转移到另一个生命体的脑中。是不是听起来非常不可思议?

很多科幻作品都有关于记忆移植的片段,科学家也曾经做过很多实验来表明记忆移植是可行的。然而到目前为止,关于记忆移植的研究仍然存在很多问题(包括技术、伦理等)。

记忆移植教会鸟儿唱歌

近日,德克萨斯大学西南医学中心(Southwestern Medical Center, University of Texas)的研究者成功向鸣禽的大脑中植入记忆,使其在无需父辈教导的情况下学会发声(唱歌)。相关研究发表于《科学》杂志:《记忆植入引导鸣禽进行声音学习》(Inception of memories that guide vocal learning in the songbird)。

 斑胸草雀(图源:unsplash) 斑胸草雀(图源:unsplash)

研究者选用与人类声音发育阶段相似的鸣禽——斑胸草雀(zebra finch),作为实验对象。自然条件下,斑胸草雀通常会从父辈鸟类处学习唱歌,它们将旋律存储在大脑记忆中,经过重复多次的练习,就能学会如何发出同样的歌声。

在本实验中,研究者通过光遗传学技术(一种利用光学来监测和控制大脑活动的方法)来控制大脑与听觉经验学习相关的区域,从而对其进行记忆编码。具体来说,研究人员利用光遗传学技术,通过选择性地激活大脑中某些特定的神经元回路,向幼年斑胸草雀的脑中有效地植入记忆(曲调),从而教会幼鸟鸣唱之前未听过的简单歌曲。

斑胸草雀学习唱歌的神经元电路图 ( A 幼年草雀学习唱歌的时间表;B 成年草雀唱歌的频率谱图;C 听觉(蓝色)和神经元电路(橙色)示意图)斑胸草雀学习唱歌的神经元电路图 ( A 幼年草雀学习唱歌的时间表;B 成年草雀唱歌的频率谱图;C 听觉(蓝色)和神经元电路(橙色)示意图)

实验结果发现,神经元保持活跃的时间长度对应于歌曲中音符的长度。也就是说,每个音符的持续时间对应于用光线维持神经元活跃的时间:曝光时间越短,音符越短。研究者也通过观察大脑中神经元的电生理特性以及控制这种行为的脑回路特征,进行相关的映射研究,从而更好地理解大脑中控制这种行为的不同节点是如何连接的。

通过该研究,科学家首次确定了可对目标记忆进行编码的大脑区域,当我们通过模仿进行学习的时候,大脑能够调用该记忆区域里的信息。人类的大脑、语言以及和语言相关的通路比鸣禽的神经回路要复杂得多,从鸟叫到人类语言还需要更多的,甚至复杂的研究。

距离实现真正的记忆移植,还有很长的路要走,但现阶段取得的研究成果是令人振奋的。

关于记忆移植的重要实验

记忆移植真的能够实现吗?科学家为此做了许多的尝试,简单介绍几个关于记忆移植的重要研究。

 (图源:unsplash) (图源:unsplash)

注射核糖酸实现记忆移植

2018年

2018年,加州大学洛杉矶分校的科学家们首次使用注射核糖核酸(RNA)的方法,在一只海蜗牛身上实现了记忆移植。研究人员先对一只海蜗牛进行可承受的电击反应训练,使其对电击产生记忆,再将这只海蜗牛中提取的RNA注射到一只没有经过电击的海蜗牛中。令人惊讶的是注射RNA的海蜗牛,在电击下卷缩时间近40秒,就像记得曾被电击过知道如何应付。

 (图源:sciencealert.com) (图源:sciencealert.com)

人脑芯片记忆移植尝试

1999年

1999年,美国亚拉巴马大学心理科技研究中心进行了一项记忆移植手术,为损伤了大脑平衡器的中学生凯利植入“运动记忆芯片”。芯片植入成功后的凯利能作出优美的体操动作,几天后记忆衰减。取出芯片以后,凯利又同以前一摸一样了。

“记忆切割移植”实验

1997年

首次“记忆切割移植”实验是由美国加利福尼亚大学的动物神经研究所完成的。1997年,研究者将两只牧羊犬互换大脑,测定“换脑术”后牧羊犬的记忆情况。手术成功出现奇迹:“白痴”牧羊犬醒来第一眼就在人群中找到了主人,并对主人的指定一一照办,而被更换后的“天才”牧羊犬则对主人视而不见,毫无反应。

蜜蜂的记忆移植研究

1978年

记忆移植的研究是从昆虫(蜜蜂)开始的。1978年,原联邦德国生物学家通过蜜蜂寻找蜜糖的实验证明了蜜蜂的记忆可以被移植。两只健康的蜜蜂经过一段时间的培训,形成了每天在固定的时间飞到蜂房寻找蜜糖的习惯,研究者将它们脑神经中的物质抽出,注入到两只未经过任何训练的蜜蜂中,发现后来的两只蜜蜂也能够飞到蜂房中去寻找蜜糖。

如果将人脑的记忆比作硬盘,那么通过拷贝进行记忆移植就能迅速扩大记忆量。如果未来某一天,我们真的可以随意删除、储存记忆,甚至能将科学伟人的记忆移植于后人,将会是怎样一番情景呢?

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