揭秘章魚大腦記憶的奧秘

以色列希伯來大學Alexander Silberman生命科學研究所神經生物學系的Benny Hochner博士領導的對章魚的研究，揭示了大腦儲存和讀取記憶的機制。
章魚等頭足類動物，因為具有相對較大的腦並能夠被訓練完成各種學習和記憶任務，而被認為是最聰明的無脊椎動物。章魚的行為體系和學習記憶能力的複雜程度甚至與高階脊椎動物相當。但是，無脊椎軟體動物的大腦，無論神經細胞的數目和解剖學複雜程度上都大大不如脊椎動物大腦。科學家們試圖透過研究這種獨特的生物，來解釋現代神經科學最吸引人的問題之一：大腦是怎樣儲存和讀取記憶的?
在此前的研究中，Hochner發現章魚大腦中一處對學習和記憶很重要的區域，它表現出了興奮性、活性依賴的長時程突觸增強(LTP)過程，並與脊椎動物大腦的過程驚人地相似。
LTP 過程能夠在幾天甚至整個生命週期內，透過增強突觸的電訊號傳遞而達到促進神經細胞資訊轉換的作用。人們相信，大腦儲存記憶區域的神經細胞間的突觸連線，在執行某種特定學習功能中會因為活性誘導的LTP過程而變得更活躍。 Hochner說：“你可以把這描述為在神經網路中用來儲存長期記憶的‘記憶痕跡雕刻’”。
在最新發表在《當代生物學》(Current Biology)上的文章中，Hochner描述了他是怎樣在章魚大腦中測試上述理論的。他透過使用人造LTP和電激勵來阻斷大腦的LTP過程。
當在指定訓練前使用這些技術阻斷LTP時，實驗組的章魚在第二天的長期記憶測試中並不能很好地回憶起任務。透過破壞章魚大腦中的特定線路連線來阻止感官資訊到達學習記憶區也得到了類似的實驗結果。這些結果證明了LTP對產生記憶確實十分重要。
無脊椎動物中存在LTP過程的這一事實說明，LTP過程是調節學習記憶的十分有效率的機制。對章魚的研究實驗還對揭示記憶系統是怎樣組織的有所幫助。 Hochner說，即使承認LTP對於學習記憶很重要，我們仍需進一步的實驗來理解人類和其他動物大腦是怎樣利用這一分子層面的過程儲存和重新讀取記憶的。
Hochner認為這項研究還暗含著與學習記憶的組織相關的問題。有文獻記載，記憶過程可以分為幾分鐘幾小時的短時記憶和能夠把重要事情儲存很多天甚至一生的長時記憶。有趣的是，同包括人類的哺乳動物一樣，章魚的短時和長時記憶也是兩個分離的系統，位於大腦不同的區域。
目前人們還並不清楚這兩個系統是否和怎樣相互關聯的。但是，章魚大腦的組織展示了一個此前從來沒有沒描述過的訊號混雜方式。在章魚大腦內，短期和長期系統是並行而不是獨立地工作的。這是因為章魚腦內長期記憶的區域除了儲存長期記憶以外，還有管理短期記憶系統獲得短期記憶的速度的功能。這一管理機制可能在章魚遇到緊急和危險事件而亟需快速學習時起關鍵作用