加州大學聖地亞哥分校（ U CSD）網站的科技新聞頻道最近發佈了該校科學家獲取了腦細胞的生動圖像，表明對於各種外界刺激形成臨時性記憶和永久性記憶確實在大腦神經元産生不同的結構變化。這一研究成果證實了科學家長期以來有關長期和短期記憶具有不同神經元結構的推測。

    這項研究是由 U CSD的生物學和物理學部的研究人員完成的。2001年11月30日出版的細胞（ C ell）雜誌（雙週刊）發表了這一研究成果的論文。論文的第一作者為 U CSD的一位博士後考利考斯。他説：“雖然一直有一些提示性證據表明不同的記憶方式具有不同的神經元結構，但是從未直接觀察到。”這個研究小組的負責人是 U CSD的生物學教授戈達，成員包括 U CSD的化學和生物化學教授賽勒以及博士後科林斯。戈達教授認為：“儘管許多人認為在腦中會發生神經細胞連接的某種重組，但是要通過實驗證明它是極其困難的。”“有些研究人員觀察到外界刺激時大腦中突觸數量的增加，而另外一些人又看不到有任何改變。在一立方釐米腦組織中有10億個突觸，所以沒有人能夠有把握地説在一個樣本和另一個樣本之間的突觸密度從統計比較的角度是否存在實際的增加。”

    為了解決這個問題， U CSD研究人員將注意力集中于個別神經細胞，特別是來自海馬的神經元，人腦的這一部分對形成特殊種類的記憶力十分關鍵，當它們的突觸響應電刺激和其他神經細胞發生新的連接時會將這一過程拍攝下來。

    科學家能夠在不損害細胞的正常生理機能的情況下進行實驗要歸功於戈達教授研究突觸連接的實驗室中擁有的兩項新技術。一項是擁有使肌動蛋白的桿狀和絲狀結構（它們構成組織骨架———細胞的內部框架）可視化方法。利用多種分子生物學技術，可以構造具有熒光的肌動蛋白並且神經元的發展以及為建立新的連接而改變的形狀都是可視的。

    第二種技術是由戈達和賽勒教授的合作産生的，它能夠用這樣的方式刺激神經細胞，能夠模擬它們在腦中的刺激。它需要以某種方式利用硅的“照片傳導”屬性，使得研究人員簡單地用光照射硅晶片上的某個區域，就可以向硅晶片上特定區域的神經元提供短促的高頻電刺激。對硅晶片上該區域的光激發創建一條狹窄的通路，考利考斯以及他的同事就是通過這條通路在晶片下面對準神經元施加一個小的電壓。他説：“我們用一個短促的高頻脈衝刺激這些細胞。這種刺激正是其他研究人員多年來所認為的形成神經元之間連接的刺激。”

    這種方法的主要優點是它並不破壞細胞。考利考斯認為以前人們不能展示這一點的原因在於那時尚未提供這種技術。刺激神經元的標準方法是採用電極。但是只要電極刺入細胞，細胞就開始死亡。這種新技術的優點在於能夠使細胞保持正常生理狀態。當我們用明亮的光刺激選擇的細胞時，就可以誘發在腦中發生的實際結構改變———形成新的突觸。

    在他們的實驗中， U CSD的研究人員發現，當對某個細胞刺激一次時，細胞內的肌動蛋白就被激活並且暫時向它們連接的神經元移動。在第一個細胞內的刺激也會刺激鄰近神經元肌動蛋白的移動，這些神經元離開激活的細胞。然而細胞內的這些變化是暫時的，持續3至5分鐘並且在5至10分鐘內消失。

    考利考斯説：“短期改變不過是神經細胞交流的正常方式的一部分。如果在一小時內神經元被刺激了四次，這時神經元就會發生長期性變化。實際上突觸會裂開並且形成新的突觸，這樣産生的永久性變化很可能在你今後的一生中都不會消失。”“和人的記憶的類比是當你看到或聽到了某件事情，就會在你腦海中停留幾分鐘。如果它不重要，它就會逐漸隱退，10分鐘以後就會遺忘它。但是如果你再一次看到或聽到它，同樣的過程會在一小時內發生，你就會記住它更長時間。如果事情重復許多次，你就會記住它一輩子。”

    戈達説：“這種情況和上鋼琴課很相似。如果不斷演奏一段樂譜，它就會深深印在你的記憶中。”在他們得到國家科學基金（ N SF）以及國立衛生研究院（ N IH）資助所做的實驗中，研究人員注意到這些新形成的神經連接關係一經確立就不會再改變，表明它們是永久性的。

    考利考斯稱：“只要取出一個軸突並且形成兩個新的連接，這些連接就非常穩定，沒有理由認為它們會分開。正是這種變化，人的有些記憶才能持續一輩子。”（秦篤烈）

    《科技日報》2002年1月31日