本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
每個人都經歷過這種情況。你想不起一個名字，或者你忘記了你的信用卡 PIN 碼。與其等待兩週才能在郵件中收到新的密碼，如果有一種藥丸可以吞下去，讓你丟失的記憶重新回到你的腦海中，那豈不是很棒嗎？這基本上是以色列魏茨曼科學研究所和布魯克林紐約州立大學下城醫療中心的神經生物學家團隊在對大鼠進行的實驗中已經能夠實現的目標——透過增強大鼠大腦中一種名為蛋白激酶 M zeta (PKM zeta) 的酶來增強模糊的記憶。
記憶很容易被破壞——頭部撞擊一下就可以做到。儘管需要一種藥物來治療健忘症和伴隨多種痴呆症的記憶喪失，但科學家們一直受阻於尋找一種方法來加強新記憶的形成或改善對已消退記憶的回憶。許多藥物會阻止記憶的鞏固，甚至還有藥物可以“消除”創傷事件的強烈記憶，但到目前為止，人們非常渴望的“聰明藥丸”仍然難以捉摸。在 2011 年 3 月 4 日出版的《科學》雜誌上發表報告的科學家聲稱，他們發現了一種增強記憶形成和增強對已減弱的現有記憶回憶的新方法。
科學家們從先前的發現開始，即當記憶形成時，酶 PKM zeta 在儲存記憶的適當神經元中合成。他們知道，如果這種酶被破壞，記憶形成就會受損。這讓研究人員想知道，增加神經元中這種酶的量是否可以改善記憶。
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科學家在實驗中使用的記憶測試，稱為條件性味覺厭惡，是每個人都熟悉的。如果您在飲用某種物質（比如朗姆酒和可樂）後感到不適，您之後就會對它的味道產生非常強烈的厭惡感。這種記憶可以持續很長時間，而且您不需要重複不愉快的經歷來形成這種強烈的記憶。神經科學家用糖精給大鼠的水調味，然後給它們注射一種無害的藥物，使大鼠感到不適。幾天後，當給大鼠選擇飲用糖精調味水或純淨水時，大鼠強烈避免飲用帶有甜味的水，因為它們已經學會將這種味道與生病聯絡起來。
科學家使用病毒將產生 PKM zeta 的基因輸送到適當的神經元中，在對大鼠進行味覺厭惡測試訓練之前增加了大鼠體內這種酶的量。一週後進行測試時，這些大鼠對飲用調味水的厭惡感更強，表明它們在水的味道和事後生病的記憶之間形成了更強的學習關聯。推及到人類，在考試前服用一種提高人腦中 PKM zeta 水平的藥丸，可以更容易地學習和記住材料。但這對於患有健忘症的人沒有幫助，因為他們的記憶已經丟失。在記憶形成並開始消退後，提高 PKM zeta 水平是否可以增強回憶？
為了找出答案，科學家們在對大鼠進行避免糖精調味水訓練一週後，提高了大鼠大腦中 PKM zeta 的水平。他們發現，一週後（訓練後兩週）進行測試時，這些大鼠對調味水的厭惡感比訓練後未接受 PKM zeta 的大鼠要強得多。這是第一份關於透過在記憶形成後給予治療來增強記憶的報告。
為了理解這是如何工作的，瞭解記憶是什麼以及它們如何在細胞水平上形成是有幫助的。記憶是神經元之間連線的形成或加強，例如傳遞糖精味道的神經元和傳遞不適感覺的神經元之間的連線。在學習中，神經元之間的突觸連線可以透過突觸中的化學反應暫時加強，使其對刺激更敏感，但這些記憶，就像保留足夠長時間以撥打電話的電話號碼一樣，會迅速丟失。長期記憶需要構建新的突觸結構，包括透過簡單地在突觸中新增更多和不同種類的神經遞質受體，使現有突觸對神經遞質更敏感。然而，這項構建工作不是由 PKM zeta 完成的。相反，PKM zeta 就像建築工地上的工頭，指導其他蛋白質的行為，這些蛋白質構建了加強突觸的細胞結構。
研究人員測試了是否只有最近的記憶才會被提高 PKM zeta 水平加強的可能性，方法是訓練大鼠避免糖精調味水，然後再訓練它們避免鹽調味水。結果是，透過在訓練後提高 PKM zeta 水平，兩種記憶都得到了增強。這表明，增加神經元中這種酶的量會加強神經元上的每一個突觸。但是，如果每個記憶，無論多麼重要或瑣碎，都像粘蠅紙一樣粘在我們的腦海中，這可能會導致混亂。
PKM zeta [黃色，左圖] 只會到達某些突觸（圖中綠色的旋鈕狀結構），據推測，這是因為它優先被暫時儲存記憶的突觸所吸引，在那裡它會永久性地加強這些連線以及它們所持有的特定記憶。
然而，情況似乎並非如此。透過用熒光分子標記 PKM zeta，神經科學家可以透過顯微鏡觀察並看到新合成的酶在神經元中的去向。“他們正在做的是觀察 PKM zeta 是否到達為特定新記憶形成連線的特定突觸，”Sacktor 博士在談到他未來的研究時告訴我。初步結果表明，PKM zeta 並非到達每個突觸（見圖）。結果表明，PKM zeta 會到達暫時儲存記憶的特定突觸，據推測，這是因為暫時加強適當突觸的化學反應以某種方式標記突觸，從而吸引 PKM zeta 到達該突觸，以便 PKM zeta 可以指導其他蛋白質使該記憶保持粘性。
就像邁達斯國王一樣，因為他的願望成真，即他觸控到的一切都會變成黃金而受到詛咒，永久保留記憶可能會使人衰弱。這是因為遺忘與記憶對於學習同樣重要。壞習慣無法克服；技能無法提高；資訊（例如舊地址或電話號碼）無法更新；創傷事件永遠不會從創傷後立即淹沒一個人的恐怖中消退。
“我們不知道[增強記憶的藥物]會產生什麼負面後果，”該論文的通訊作者之一 Todd Sacktor 博士告訴我。“對於患有健忘症的患者，例如神經退行性疾病患者，益處可能大於負面影響。”
儘管記憶有很多種，它們以不同的方式儲存並位於大腦的不同位置，但 Sacktor 博士認為這種方法可能對所有型別的記憶都有用，而不僅僅是對厭惡事件的記憶。“因為抑制 PKM zeta 會破壞多種形式的記憶，我猜想它也會增強多種形式的記憶。”
這些發現提出了一個由來已久的問題，即遺忘是記憶記錄被破壞的結果，還是記憶仍然存在但無法找到。“這項研究當然沒有回答這個問題，”Sacktor 博士回答說。“我的觀點是，隨著我們更多地瞭解參與記憶儲存和回憶的分子，這種爭論將逐漸消失。”
發現一種增強記憶的方法可以幫助許多人，特別是那些晚年經歷認知能力下降和可能使人衰弱的嚴重健忘症的人。許多人在腦損傷後患有健忘症，但藥物開發並不是這項研究的動機。“這項研究的重點是更好地瞭解記憶是如何儲存的，這是生物學中最基本的謎團之一。”
參考文獻
Shema, R. (2011)。新皮層中蛋白激酶 Mζ 過表達增強鞏固的長期記憶科學 第 331 卷，第 6021 期，第 1207-1210 頁 DOI: 10.1126/science.1200215
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關於作者：R. Douglas Fields 博士是美國國家兒童健康與人類發展研究所神經系統發育和可塑性部門主管，馬里蘭大學帕克分校兼職教授。Fields 曾在斯坦福大學、耶魯大學和 NIH 進行博士後研究，是期刊《神經元膠質生物學》的主編，也是神經科學領域其他幾家期刊的編委會成員。他是新書 The Other Brain (Simon and Schuster) 的作者，該書是關於大腦中不使用電力進行交流的細胞（神經膠質細胞）的。他的愛好包括製作吉他、登山和水肺潛水。他住在馬里蘭州銀泉市。
所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。