有人说过,人的任何知识说到底都是关于记忆的知识;而记忆则是大脑的功能之一。人脑的功能是世界上最复杂最高级和最完美的活动,对大脑功能的破译和模仿将会使人类社会的发展产生质的飞跃,比如IT行业的智能计算机,智能机器人等。但是迄今人类对大脑的认识仅限于皮毛,其中大脑与记忆的研究稍稍有一些内容。

记忆的本质是什么?

  科学家早就把记忆定位为神经细胞的自身的功能和神经细胞之间联系的功能。前者指的是神经细胞在刺激时可以产生许多神经递质,如多巴胺、五羟色胺、乙酰胆碱、a-氨基丁酸和血清素等等,这些物质便是记忆和其他神经功能的基础。而后者的内容则是神经细胞是怎样联系的和神经递质是如何在细胞之间传递的。但是如今随着研究的深入,人们对大脑和记忆的问题又有了新的认识而且有了不同的观点。用观察大脑血液分布的方法可以获得大脑记忆和思维活动的一些结果。美国研究人员用正电子发射断层X线照相术(PET)观察许多人大脑活动的情况有了可喜的发现。对受测试人员进行一项普通的心理学记忆实验,给受试者看一组15个由4~8个字母组成的单词。每个词显示约3. 5秒,分钟后再给受试者看20个词根,这些词根由3个字母组成,字母的长短大小与第一次让受试者看的15个单词的字母相同。随后要求受试者完成几个任务。一是让他们根据所看词根完成任何一个词,二是让他们凭记忆用以前看见过的15个词来完成词根。在这个用记忆完成词根构词的试验中,研究人员发现,在记忆造词期间,大脑的血流量变化较大。变化量大的部位是过去一向被认为是大脑皮质的海马和海马回。但是这一范围要比海马和海马回要大得多,即是在海马和海马回所属的右颞中页,而且记忆时大脑的右颞叶前皮质也有活动。这表明该区域也参与了记忆活动并与一些 较高级的神经活动有关。这项研究的另一个发现是并未发现右海马区有血流活动。既然右颞中叶的血流量在记忆期间变化最大,所以研究人员认为与记忆密切相关的语言功能是在右半脑而非左半脑。

  另一项研究从分子生物学的角度深入探讨了大脑的记忆功能是什么,结果证明大脑的记忆基础是化学活动。美国加州大学的研究人员用大鼠的两种神经细胞做实验,对神经细胞使用常见的神经递质如去甲肾上腺素、乙酰胆碱和血清素加以刺激,以观察它们在神经细胞中的传递和接收以及神经细胞受到刺激后分泌神经递质的情况。研究人员发现,一种称为PC12的神经细胞在受到乙酰胆碱的反复刺激后,分泌的去甲肾上腺素越来越少;另一种称为HT4的细胞则恰恰相反,在受到反复刺激后分泌的去甲肾上腺素越来越多。

  研究人员用另外一种递质一血清素对这 两种神经细胞刺激也得到了相似的但更强烈的效果。许多神经递质早已被证明与记忆有关,在这种用神经递质刺激神经细胞并使它们产生某种神经递质的过程中,产生了与动物记忆有关的化学物质,而且浓度很高。这些化学物质包括血清素、神经原(神经细胞)内一种分子环磷酸腺苷,还有一种已知的神经细胞受体。它们都被证明是记忆的物质基础。这些发现与以前英国研究者训练小鸡啄食的记忆研究有吻合之处,当时的研究发现小鸡之所以有记忆是因为它的大脑细胞中有谷酰胺酸递质的形成和在神经元之间的传递。科研人员的下一步课题就是确认这些化学物质的浓度、何时分泌、怎样在神经细胞中传递等与记忆的具体关系。

  关于神经递质在大脑记忆中的作用如今有了新的证明,华人科学家钱卓博士培养的聪明鼠“杜奇”作了一种证明。科学家过去推论两个神经元之间的突触联系是靠神经递质和受体来加强的,二者缺一不可;无论是人还是动物,在年轻时记忆力好,而在年老时记忆力则下降,这说明也许是神经元之间的化学递质有变化,也可能是接收化学递质的受体有差异。钱卓等人发现幼鼠和成年鼠脑细胞中的神经元受体果然有不同,幼鼠的受体含有大量的NR2B蛋白,而成年鼠的这种蛋白却较少。他们把控制这种蛋白编码的基因植入老鼠的胚胎中,生下来的小鼠果然有较多的NR2B蛋白,而且小鼠的记忆和认知能力更强,它们对已见过的事物记忆形成较快,辨别新旧的能力也较强。所以将这种小鼠称为聪明鼠。这一研究再次证明了受体在生物大脑记忆中的重要作用。

  美国另一位生物学家巴克斯特的实验认为,人的大部分记忆和意识并非在大脑而是在全身的体细胞各个层面。他取了他的一位同事的一些白细胞,然后让其同事出差到亚立桑那的菲尼克斯市。结果其同事在菲尼克斯遇到并记下的每一件生气的事都在他留下的白细胞上有信息反应,而且这种反应好像白细胞就近在咫尺一样。另一个对扁虫所做的实验也证明了记忆不仅仅存在大脑细胞。在鱼缸里放一些扁虫,在向鱼缸里放电前亮灯两秒,重复这个过程几次后,扁虫很快就能产生反应和记忆。然后将扁虫切成两截,将头尾放在不同的鱼缸里,从头和尾会分别长出新的扁虫来,无论从头还是从尾长出的新扁虫,都会记得放电的过程。这再一次说明了记忆不仅仅存于大脑细胞中,而且存在于所有细胞的DNA中。尽管这种记忆和意识存在于大脑之外的细胞的观点也是一家之言,但它与近年来兴起的全息生物学有不谋而合的地方。以色列的科学家则深化了记忆是神经对信息接收和传递的学说。他们用电极刺激大脑发现,大鼠大脑中有两种神经细胞能保持接触并可互相转换信息。此外神经细胞还有一种选择接收信息的功能,即只愿意接收它们感兴趣的信息。虽然在接收信息时,所有的神经细胞都会接收信息,但是各自接收的强度有明显的不同。神经细胞首先是接收到并研究某种复杂的信息,然后吸收已经明白的东西,这就是记忆的过程。

记忆的移植

  过去对蜜蜂和蜗虫的实验早就证明记忆是可以移植的。如今对人类某些神经疾病的治疗也更证明了这一点。瑞典和美国的科学家用13周龄的胚胎脑细胞植入帕金森病患者体内以治疗这种神经疾病。对病人注入胚胎脑细胞后5~7个月,病人的僵直状况开始好转。注人脑细胞的那侧脑组织所控制的对侧肢体的活动能力明显改善,而且病人的记忆力也比以前好转。研究人员认为这一结果可能有两种解释,一是移植的胚胎脑细胞在病人脑内生长并产生了强大的功能,包括记忆功能;二是从胚胎脑细胞带来的神经的记忆功能也移植进了病人脑内。如果说这一治疗还不能说明脑细胞的记忆功能能移植的话,对动物的实验就更能说明问题了。

  美国科研人员对大鼠做实验采用了经基因工程处理的神经细胞。他们将一些已经没有记忆的神经细胞用基因工程处理,使之能产生神经生长因子(NGF)。然后把这些经基因工程处理的脑细胞植入大鼠脑内,结果显示大鼠的记忆能力大大加强。因为植入这些细胞后在大鼠的脑内能产生大量的NGF,这使得神经元变得有活力,从而增强了大鼠的记忆力。这个移植说明了好些问题。神经生长因子是促使神经细胞生长和恢复活性的重要因子,同时也可能参与了神经细胞的记忆功能。此外只要神经细胞能良性生长和发生功能,记忆就会随着产生和增强。因而可以认为神经细胞的重要的功能之一就是记忆。

  另外一个研究也说明了问题。为了不让病人对移植的脑细胞产生免疫排异反应,研究者发明了一种用包被物包装脑细胞的方法。这种包装物是丙烯晴和聚氯乙烯的多孔胶囊,能包被神经细胞,让营养脑细胞的物质进入,而让脑细胞分泌的物质出来。在对大鼠做实验时发现这种包被的神经细胞除了不引起大鼠的排斥反应外,还可改善大鼠的记忆。说明移植脑细胞是可以将脑细胞的记忆力移植到别的动物脑内的。因此对人来说,记忆移植也是可能的。