想想你第一次見到大學室友的情景。你可能很緊張，說話聲音有點大，笑得也有點過頭。那段記憶還讓你想起了什麼？後來你們一起吃的午飯？那天晚上你認識的宿舍夥伴？記憶會引發記憶，只要你想到一個，就會想到更多。現在神經科學家開始弄清楚其中的原因。
當兩個事件在短時間內相繼發生時，它們會在某種程度上感覺彼此相關。多倫多病童醫院（SickKids）、多倫多大學和斯坦福大學的研究人員在本週的《科學》雜誌上發表文章稱，這種明顯的聯絡在我們的腦海中有著實際的體現。多倫多大學和SickKids的神經科學家保羅·弗蘭克蘭德說：“我們憑直覺知道我們的記憶是有結構的。這些實驗開始初步揭示記憶在大腦中是如何聯絡起來的。”
在你的大腦以及實驗鼠的大腦中，回憶在物理上表現為相互連線的神經元集合。這些相互連線的細胞群被稱為印跡或記憶痕跡。當一隻老鼠在特定的籠子裡受到輕微的足部電擊時，就會形成一個印跡來編碼該事件的記憶。一旦形成記憶，構成印跡的那組神經元就更容易放電。此外，更容易興奮的神經元（即容易被啟用的腦細胞）更可能被招募到印跡中，因此如果你增加特定神經元的興奮性，你就可以優先將它們納入新的印跡中。
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問題是，這一原理是否適用於在短時間內發生的兩個記憶？新形成的記憶痕跡中的神經元隨後會在短暫的時間內比相鄰的腦細胞更容易興奮。因此，在第一個記憶之後不久形成的記憶可能會被編碼到重疊的神經元群體中，這正是弗蘭克蘭德和研究的共同第一作者希娜·喬斯林發現的。
形成恐懼記憶（即在特定環境中遭受足部電擊）並在六小時後形成第二個記憶的老鼠，它們的這兩個記憶是在重疊的印跡中形成的。那些在24小時內形成相同記憶的齧齒動物，它們與每個記憶相關的神經元是分開的。
SickKids和多倫多大學的神經科學家喬斯林和弗蘭克蘭德的研究小組還能夠透過調整不同時間點的神經元興奮性來改變兩個記憶之間的聯絡。當事件相隔 24 小時發生時，老鼠通常會形成單獨的記憶，但當研究人員在第二個記憶形成時重新激發第一個記憶印跡中的神經元時，他們可以人為地將這些體驗聯絡起來。
然而，當他們試圖解開相隔六小時發生的記憶時，他們遇到了麻煩。在第二個事件發生期間，降低第一個記憶中神經元的興奮性似乎會阻止第二個記憶的形成。“我們對此感到震驚，”喬斯林說。她解釋說，在這些型別的實驗中，他們只操縱了杏仁核中大約 10% 的神經元。然而，如果第二個記憶無法形成，那就意味著其他 90% 的神經元正在發生變化。他們的發現意味著神經元正在競爭被納入新的印跡中，而在這種競爭中，興奮性起主導作用。這 10% 的神經元之所以是贏家，是因為它們抑制了其他 90% 的神經元——贏家通吃。
哈佛大學的神經科學家史蒂夫·拉米雷斯說，能夠在如此精細的水平上觀察大腦是全新的，他沒有參與這項新研究。“這種研究在 10 年前，我們根本不敢想象可以進入大腦並找到這些記憶，”他說。“這項研究的未來是獲得記憶如何工作的藍圖。”
儘管研究人員一次只能研究兩個記憶，但最終目標是理解整個記憶網路。更重要的是，喬斯林說，目的是瞭解記憶如何相互疊加。更簡單地說，她補充道，“什麼是知識，而不是具體的記憶？”
要回答這個問題，他們必須進入基本上未知的領域。迄今為止，這項研究是同類研究中的第二項。喬斯林和弗蘭克蘭德研究了杏仁核（與恐懼體驗回憶相關的大腦區域）中重疊的記憶形成。在 6 月發表於《自然》雜誌上的一篇文章中，加州大學洛杉磯分校的神經科學家阿爾西諾·席爾瓦和他的同事發現，同樣的原理也適用於儲存更多事實知識的海馬體。
事實上，記憶之間的相互作用是我們形成對世界的連貫看法的一個基本組成部分。這是一個宏大的目標，但這些實驗已將我們推向正確的方向。“這是朝著理解我們如何跨時間連線資訊的墊腳石，”席爾瓦說，“我認為這是科學界最大的謎團之一，因為這背後是我們理解世界的能力。”