3-1 掌握记忆关键的 LTP

本章中,我们将以海马体神经元的性质为切入点,一起来认识人脑记忆的性质。

从人脑中一个个神经元所具有的细微性质中,大家可以学到很多知识,因为人脑的机能就是由神经元来实现的。所以,要想了解人的记忆,我们当然要从海马体神经元的性质开始说起。

我读博期间的研究课题正好是“海马体和记忆”,我最终也拿到了博士学位,可以说是一名“海马体博士”了。因此,在本章中我将充分发挥自己的专业优势,从专业角度来讲解海马体的性质。实际上,海马体神经元具有很多有趣的性质,其中最具代表性的就是 LTP。下面我们就来看看这个 LTP 是什么吧。

近年来,脑科学研究发展迅速,那些人们曾经无法想象的高难度实验已经逐渐成为可能。例如在现阶段,我们甚至已经能够在刺激人或动物的神经元的同时,来记录这些神经元的活动了。我就使用过这种技术,将细小的电极轻轻插入海马体,尝试对海马体进行反复刺激。大家知道结果如何吗?神经元之间的连接竟然增强了。不仅如此,在刺激结束后,连接也仍然保持着增强的状态。也就是说,神经元被长期地激活了。

这种现象名为长时程增强作用(long-term potentiation)1。最近,大家都使用大写的英语缩略词 LTP 来指代这个现象,所以本书在随后进行说明时也将使用 LTP 一词。

1Bliss, T. V. & Lomo, T. Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. J Physiol 232, 331-356 (1973).

LTP 是大脑的“记忆之源”,这一点通过简单的实验就可以验证。例如,我们先通过给予药物或改变基因等方式让实验动物的脑中的 LTP 消失,然后观察它们的记忆会发生怎样的变化。结果显示,被剥夺了 LTP 的动物将无法产生任何记忆,这真是太可怜了。由此我们可以得知,记忆的形成与 LTP 密切相关。

另一方面,LTP 的效应得到很好发挥的动物,记忆力也有所提高。也就是说,如果海马体处于容易产生 LTP 的状态,那么学习能力也会得到提高。因此,如果能够通过动物实验找到容易产生 LTP 的方法,那么我们就能从中获得改善学习方法的启发。

首先需要注意的一点就是,LTP 是神经元反复受到刺激后才产生的现象。如果只刺激海马体一次,是绝对不会产生 LTP 的,必须要反复刺激才行。

总而言之,反复刺激海马体的神经元,即“复习”是十分必要的。海马体神经元的这种性质,使得复习成了我们无法逃脱的命运。那种“不复习就想掌握知识”的心态,从脑科学研究的角度来看,也是要不得的。

不过,现在就心灰意冷还为时尚早。问题并不在于必须反复刺激(复习)这个既定事实,而是有没有什么方法能够最大限度地减少反复刺激的次数,这才是我们应该思考的。

实际上,减少反复刺激次数的方法是存在的。这种方法能更加简洁地引发 LTP 现象,通往高效学习方法的捷径也隐藏于其中。下面,我们就来看看这种方法中的两个秘诀吧。