
一项关于大鼠婴幼儿时期记忆形成的新研究指出,生命早期学习的关键时期对脑功能发育的重要性。这项研究由纽约大学神经科学中心的科学家们主导进行,揭示了人类生命中第一个2年到4年的人生经验的重要意义。据认为,在这个时段里,记忆会被快速遗忘—一个称为“婴儿健忘症”的现象。
“我们的研究结果告诉我们的是,甚至在孩子进入学前班前,他们的大脑同样需要被充分且健康地激活,” 该研究的主导者、纽约大学神经科学中心的Cristina Alberini教授解释说道:“如果没有激活,神经系统就会面临学习和记忆功能开发不完善的风险。”
这项研究的其他作者们,与西奈山伊坎医学院协同合作,包括:纽约大学的 博士后研究员Alessio Travaglia、在研究时期身为纽约大学研究科学家的Reto Bisaz、西奈山伊坎医学院的博士后研究员Eric Sweet以及西奈山伊坎医学院的教授Robert Blitzer。
他们的研究发表在《自然神经科学》杂志上。在他们的研究中,研究人员检测了大鼠婴幼儿时期的记忆机制,即出生后17天创造的回忆。这等同于人类子3岁以前的记忆,被称为情节记忆,即何人、何时、何地、何物都会被快速遗忘。这种现象被称为“婴幼儿或儿童期失忆”,其实正是成年人无法记起在出生后头两年到四年的生活情节的现象。
为了解决这一问题,Alberini和她的同事比较了大鼠婴儿期的记忆与它们达24日龄的记忆,也就是它们能够形成并保存长期记忆的日龄,这大致相当于人类的6道9岁。
给啮齿动物测试的情景记忆是一段令人厌恶的经历:刚进入一个新的地方,足部就受到了轻微电击。成年大鼠和人类一样,记得他们在特定的地方经历的不愉快或痛苦,并且以后会避开这些地方。
为了做道这点,啮齿动物被放置在一个分为两个隔室的盒子里:一个“安全”隔室和一个“电击”隔室。在实验期间,每只大鼠都被放置在安全室,其头部面向且远离安全室的门。10秒后,分离隔室的门被自动打开,允许大鼠进入“电击”隔室。如果大鼠进入电击室,它的足部会受到轻微电击。
第一组的结果并不令人感到意外。研究人员在17日龄的大鼠中观察到了“婴儿失忆症”,即大鼠在受到电击后,大鼠马上逃开了电击室,但很快,它们就失去了这段记忆:一天后,这些老鼠很快又回到了电击室。与此相反,24日龄的大鼠在电击室受到电击后,学习并长时间保留了这段记忆,且会避开这个电击室—呈现出类似于成年大鼠的记忆力。
然而,值得注意的是,显然已经忘记了早期经历的幼年大鼠,随后却显示出他们实际上一直保留着记忆的痕迹。在以后的生活中,当这些大鼠遇到提醒物时,如例如当时的情景和足部电击呈现在他们眼前时,它们表现出特定记忆的保存,即它们会避开当时被电击的情境。这些发现显示了早期的生活经历是如何影响成年后行为的,虽然这些经历不会被表达出来或被记住。
这一发现提出了以下问题:神经学上发生了什么,才能解释为什么幼年大鼠以一种隐形的形式保留了记忆而成年大鼠则是保存和表达长期记忆?或者更具体地,在发育过程中发生了什么,从而使形成持久记忆的能力增强?
为了解决这个问题,科学家们将重点放在了大脑的海马区。以前的学术研究已经表明海马区是编码新情节记忆的必要区域。在这里,在一系列类似于盒子测试的实验中,他们发现如果海马区不活动,幼年大鼠的形成潜在记忆的能力以及日后可由提醒物唤起记忆的能力都降低了。之后他们发现,“关键时期”机制是建立这些婴幼儿记忆的基础。
神经系统对环境刺激特别敏感的一个发育阶段是一个关键时期。如果在此期间,该生物体没有接收到开发某个特定功能所需的适当刺激,在以后的生命里,要开发这个功能会变得很困难,甚至无法开发。依靠关键时期来开发的著名例子是感官功能,如视觉和语言学习。
研究表明,存在着用于情节学习的关键时期,并且在此期间,海马区会学习成有效地处理和存储长期记忆。
“在生命的早期,虽然大脑不能有效地形成长期记忆,但是它会“学习”如何做到这一点,从而建立起能够长期记忆的能力,”Alberini解释说。“不过,在这个学习过程中,大脑需要刺激,以便它可以获得记忆形成的经验。没有这些经验,神经系统的学习能力将被削弱。”
在这些研究中,根据研究人员观察到的,建议在“关键时期”进行学习和环境干预,这可能显著帮助解决学习障碍问题。