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“我以前来过这里吗?”要想回答这个看似简单的问题,我们必须调动和以前的经验有关的记忆来判断当前的环境是熟悉的还是陌生的。在《神经科学期刊》最新发表的一项研究中,来自日本理研脑科学研究所(RIKEN Brain Science Institute)的研究者确定了位于大脑海马体的一块名为CA2的区域,该区域对熟悉的环境中即使最细微的变化也十分敏感。该研究结果首次揭示了CA2区域在记忆上的作用,并且为解答为什么精神分裂症患者的大脑在这个区域经常被观察到异常提供了线索。

变化有很多种:如果我们搬到一个新的国家、城市或者房子,我们会很容易发现周围环境的改变;但是如果回家时家中的家具摆放位置改变了或者墙上多了一幅画,我们可能会过一阵子才能意识到。科学家相信这是因为在我们记忆形成的过程中,需要比对当前的信息和过去的经验,而这两者重合的部分越多,区分两者也就变得越困难。科学家早就知道大脑海马体对这类记忆十分关键,但是一直没有找到具体负责这种比对的神经元。

在这项研究中,利用转基因小鼠和先进的细胞成像技术,研究人员玛丽·维泽尔(Marie Wintzer)、罗曼·韦林格(Roman Boehringer)、丹尼斯·泡利格拉芙(Denis Polygalov)和托马斯·麦克休(Thomas McHugh)发现,大脑海马体能够感知环境中较大的变化,而面积小又经常被研究者所忽视的CA2区域则对细微的变化十分敏感。

在接受果壳网的采访时,该研究的领导者麦克休博士解释了为什么他们会想到去研究CA2区域:“有两个原因,第一个是几年前纽约哥伦比亚大学的研究团队进行的研究证实,CA2区域尽管面积很小,但是却有着非常独特和有趣的结构和连接方式。第二个原因是,遗传学相关技术手段的进步使得清楚地检测和识别该区域成为可能。”

研究中,在小鼠熟悉一个特定环境后,它们或被放到一个与之前非常不同的环境中,或者是被放到与原先的环境有一些细微改变(例如新添一些小物件)的环境中。通过检测活动诱导基因的表达,维泽尔和他的同事发现,即使只是新添一些小物件,也会彻底改变大脑CA2区域活跃神经元的模式。而缺乏这种CA2反应的转基因小鼠在探索新环境时的表现则远不如普通小鼠活跃。

麦克休博士认为:“CA2区域经常被科学家忽视,或者简单地被归为海马体的一部分。但是这次研究的数据显示了,CA2区域在识别和应对环境变化中具有独特而重要的作用。”

“在我们的实验中,环境的改变局限于笼子中的物件、不同的气味、不同的形状、不同的颜色。换句话说,小鼠的海马体关心的就是这些内容。另一方面,人的海马体是用来处理情境记忆(事件、地点或时间)和自传体记忆的——比如你的12岁生日、你去年的假期或者你昨晚的约会。因此,人脑中的CA2区域更可能用来分析人的预期和现实之间的差别。”麦克休博士对果壳网说:“所以,如果你和女朋友每周五约会都去同一家餐厅,然后某次约会时她换了个发型,这种情况下CA2可能就会比对上周的记忆,看看到底有什么变化。”而如果妹子换了个新发型,结果她男朋友过了一个月才发现,麦克休博士说:“比起CA2区域,她男朋友或许更应该担心是不是自己的海马体出了问题!”

和啮齿动物相比,人类大脑中的CA2区域要更大一些,但是关于它我们依然所知甚少。例如CA2区域和性格之间的关系,比如会不会该区域抑制神经元数目较少的人是否就会表现的比较敏感,而数目较多的人就相对比较粗枝大叶?麦克休博士认为:“尽管我们了解到抑制作用在调节CA2区域功能上十分重要,但是关于它的具体调节机制和对人性格的影响还需要进行更多的实验。”

一个有趣的发现是,在精神分裂症和躁郁症发病初期,CA2区域的抑制神经元数目会减少。除了伴随这些疾病产生的记忆问题外,患者还经常表现出对生活环境和日常生活改变的过度敏感。这项研究指出这种敏感和CA2区域机能异常之间可能存在功能上的联系,为我们理解正常和患病大脑的功能提供了一个新的方向。