2017年4月30日 星期日

你怎麼不記得小時候的事? 神經新生導致遺忘

你是否也有這樣的經驗:你的父母熱絡的與一些每年見不到幾次面的親戚滔滔不絕的聊著小孩經。忽然目光一轉,抓到了正在滑著手機努力降低存在感的你,既而展開了一場「叫叔公(或其他親戚)啊!你不記得了嗎?」的肅穆儀式,而上台致意的親戚一開口就提及想當年於你童年時期某次你毫無印象的出遊……
                                                               

  
關於這個對小時候的事情印象模糊的現象,其實不見得是你的問題。Katherine等人(2014)認為神經新生所造成的連結改變可能影響記憶儲存。而高度神經新生的嬰兒時期此影響可能更為明顯。人的一生中,大腦都會持續生成新的神經元細胞,稱為神經新生。這些神經元細胞藉由樹突、軸突彼此連結,來傳入或傳出訊息,使腦具有感知、思考、記憶等功能。然而新生成的神經元細胞可能與原有的互相競爭,直到它們共存,或是建立取代原本連結的新連結。

嬰兒時期是神經新生最多的時期,這個能力會隨著年齡的增加而逐漸下降,成年後,大腦大多數的地方都不會出現神經新生。成年後腦內持續有神經新生的地方並不多,其中之一是海馬迴,參與學習、記憶與情緒等功能,海馬迴的神經新生可能與形成新記憶的能力相關。




產生神經新生(年齡與跑步)導致遺忘

    要想知道頭蓋骨下某些肉眼不可見的變化,聽起來的確很難,但這個問題在綠螢光蛋白被廣泛的應用後就迎刃而解。Katherine等人利用綠螢光蛋白來標記神經元細胞,這樣只要觀察出現螢光的位置,就能得知神經新生的狀況。關於綠螢光蛋白,延伸閱讀: https://scitechvista.nat.gov.tw/c/TkQq.htm

    而為了知道老鼠原本的記憶是否受到影響,Katherine等人必須創造一個可被觀測的現象作為原本的記憶,如此一來,若是老鼠記得就會展現此現象;反之則不會。

他們選擇使用制約作為那個可觀測的記憶,他們將老鼠放入一個新籠子,然後對老鼠的腳施予一連串的輕微電擊,這樣下次老鼠被放進這個籠子的時候會記得在這裡被電過而感到恐懼,縮到角落一動也不動,此現象稱為行為凍結(freezing)。也就是說,把老鼠放入這個電過牠的籠子時,如果動物記得,就會觀察到行為凍結; 反之,如果不記得,就不會看到行為凍結。




    第一個實驗裡,Katherine等以年齡為區別,將老鼠分成幼鼠(17天大)與成鼠(60天大)兩組。對這兩組老鼠都進行了上述的制約,產生新記憶後,於第171428天將老鼠放回電過牠的籠子,觀察是否出現行為凍結。

結果發現,成鼠在這幾次測驗中幾乎都出現行為凍結,也就是他們記得制約。,但是幼鼠從第一天開始就明顯記得比較差,並且在第14天就幾乎完全忘記。而在這28天期間,幼鼠海馬迴的神經新生遠遠多於成鼠。這個結果顯示神經新生似乎與記憶相關,但還需要進一步的實驗來確認因果關係,也就是神經新生導致遺忘。

    Katherine等在第二個實驗裡將老鼠分成跑步與不跑步兩組。Henriette van Praag(1999)的研究中觀察到跑步可以增加成鼠海馬迴的神經新生,特別是老鼠自己主動去跑滾輪的時候。於是在這個實驗裡Katherine等人也運用相同的手段,將老鼠都進行了相同的制約後,在跑步組的籠子裡放入滾輪,提供六周的跑步機會。然後於第0371428天檢測老鼠是否出現行為凍結。結果表明有較多神經新生的跑步組比起不跑步組明顯較不記得。



抑制神經新生(基因轉植)避免遺忘
  
由上述兩個實驗已知產生神經新生會導致遺忘,那麼如果抑制神經新生的話,能夠避免遺忘嗎?Katherine等人選用了一種基因轉植老鼠,當這種老鼠被施予特定藥物時,神經新生會減少;一般沒有被轉植基因的老鼠則不會受到藥物影響。基因轉植的老鼠跟非基因轉植的老鼠各自為一組,組內再各自分成跑步與不跑步兩組,也進行了同樣的制約,且所有組別都要施打藥物。

研究發現,不受藥物影響的非基因轉植組,跑步的老鼠,相較於不跑步組,有較多神經新生,且導致了遺忘。然而,受藥物影響的基因轉植老鼠不管是否有跑步,神經新生的程度都會被抑制,所以跑步組展現出來的行為凍結,頻率與不跑步組沒有顯著差異,也就是說,基因轉植的老鼠在施打藥物後沒有遺忘,都記得制約。

結語

動物實驗的結果並不一定完全適用於人類,畢竟人類的頭腦結構還是與老鼠有所差異,相同的條件不見得會引發相同的現象,但是我們依舊可以從這個研究中略窺一二。距離童年已久的你的大腦早已神經新生無數次,如同都市更新一般,神經間的連結也都更再都更。在此情況要想喚起親戚口中懷念無比的出遊時光,也只能一一拼湊各方說詞,勾勒出那個明媚的豔陽天。







作者簡介:台中楊同學
長期受電腦螢幕照射而成的生物
目標是將整個宇宙平衡的放在6的纖腰上

圖源:網路免費圖庫

參考文獻:
Van Praag, H., Kempermann, G., & Gage, F. H. (1999). Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus. Nature neuroscience, 2(3), 266-270.

Akers, K. G., Martinez-Canabal, A., Restivo, L., Yiu, A. P., De Cristofaro, A., Hsiang, H. L. L., ... & Ohira, K. (2014). Hippocampal neurogenesis regulates forgetting during adulthood and infancy. Science, 344(6184), 598-602.





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