解读欧洲脑奖：我们的记忆从何而来？
三位获奖者照片，图片来自lundbeck基金会
编译 | 叶水送
● ● ●
早在古希腊时期，人类伟大的先哲亚里士多德就在思考记忆与智力的关系：记忆力是智力的拐杖。如果人类没有记忆的能力，那么我们将如同瘸腿的人失去拐杖一样，寸步难行。我们既不能回望过去，同时也不能展望未来，既不能识别亲友，也不能基于过去的经验做出合理的决策，从而陷入屡犯同样错误的尴尬境地。此外，我们不会骑车、开车以及使用智能手机，也不能被教育。我们对文学与艺术将一无所知。
2016年3月1日，由丹麦克里特·灵北欧洲脑研究基金会（grete lundbeck european brain research foundation）颁发的大脑科学奖（brain prize）公之于众，三位来自英国的神经生物学家：提姆·布利斯（tim bliss）、格雷厄姆·科林里奇（graham collingridge）以及理查德·莫里斯（richard morris）因分别发现大脑长期增强作用（long-term potentiation），共同获得这一奖项。他们的发现彻底地改变了我们对记忆如何形成、保存以及丢失等方面的认知。
克里特·灵北欧洲脑研究基金会由灵北基金发起，灵北基金会还掌控着一家跨国制药公司灵北制药的大部分股份，该公司因专注于神经与精神疾病药物而出名。作为全球科学领域最让人垂涎以及最有价值的科学奖项之一，大脑科学奖设立于2011年，奖金为100万欧元，该奖主要奖励那些为欧洲脑科学做出杰出贡献并仍活跃在科研一线的脑科学家。
今年获奖的三位学者，研究工作主要聚焦在神经元的长期增强作用机理上。他们分别发现位于大脑海马区域中神经元间突触的连接，能在重复刺激下加强信号传递，大脑的这一可塑性机理，构成了我们学习和记忆的基础。通常我们将神经突触在持续的刺激下作用加强，叫做长期增强作用，它使得突触间的交流效率增强，也会提高神经元存储信息的能力。当然神经元间的突触也可能会受到抑制，这种叫做长期时程抑制。哺乳动物大脑突触的可塑性体现在两个方面：长期增强作用和长期时程抑制，它们都会影响我们对信息的存储，并由此会导致记忆和学习的能力，对二者的了解有助于我们治疗抑郁症等神经性疾病。
由长期增强作用这一生理基础，我们的大脑可形成瞬时记忆及长时记忆，我们既能利用瞬时记忆很好地回忆起刚刚发生的事情，阅读的文字或浏览的图片，同时也能对儿时的趣事记忆犹新，所以即使是耄耋之年的老人经常忘记回家的线路，对童年的难忘记忆却如数家珍。法国军事家波拿巴·拿破仑曾对记忆有这样一个形象的描述,“ 一切事情和知识在我的头脑里安放得像在橱柜的抽屉里一样，只要打开一定的抽屉，就能取出所需要的材料。”
神经元在长期增强作用下所形成的“记忆”。在重复刺激下，作用效果会得到增强。重复刺激可增强记忆。
事实上，早在19世纪末期，科学家就已经发现神经细胞数量在人体成熟之后不会再增加，于是他们意识到对于记忆的形成，不可能来自新的神经细胞。被誉为“现代神经科学之父”西班牙神经解剖学家圣地亚哥· 拉蒙· 卡哈尔（santiago ramóny cajal）认为，记忆是存储于突触间，因加强现有神经细胞之间的连接而形成，这是人类第一次认识到记忆并非有新的神经元产生。卡哈尔因在神经组织学领域的杰出贡献，于1906年获得诺贝尔生理或医学奖。
此次获奖的三位科学家在这一领域的出色工作，使得我们对记忆的生理基础认识更进一步，他们不仅发现大脑的长期增强作用机制，同时也对这一机制的分子基础进行研究，让我们得以窥探大脑记忆的奥秘。
1973年，布利斯与他的同事泰耶·勒姆（terje lømo）首次详细描述了大脑长期增强作用现象，之后布利斯将注意力集中在大脑长期增强的分子机理及其与记忆之间关系的研究上。
科林里奇则发现了几个与大脑长期增强作用机理相关的关键分子——n-甲基-d-天冬氨酸（nmda）受体，nmda受体是大脑中一个关键的受体蛋白，是神经细胞相互交流的分子，nmda受体在大脑长期增强作用中起到很重要的作用。
1986年，莫里斯使用一种新方法发现大脑长期增强作用是实验小鼠在新环境中找到线路的关键。通过特殊药物可激活nmda受体，莫里斯在大脑长期增强作用对记忆的影响方面做了大量的工作。
正如大脑科学奖遴选委员会主席科林·布莱克莫尔（colin blakemore）所表示的那样，“记忆是人类经验的核心，今年的三位获奖者突破性的工作，改变了我们对记忆和学习的认识，同时也让帮助我们更好地理解在重大灾难后引起的大脑创伤（失忆）。”
卡哈尔笔下经典的大脑海马区域结构简图
获奖者都非常乐见自己能够分享这一重要奖项。布利斯目前正在英国伦敦弗兰西斯·克里克研究所（francis crick institute）做访问学者，他表示，“获得该奖项让我感到很高兴，长期增强作用研究确实开创了这一领域的先河，它让研究者在不同层面进行研究，例如支持它的分子机制，对记忆的神经基础的理解。”
莫里斯是英国爱丁堡大学神经生物学教授，他说，“我对能够获得该奖项感到非常荣幸。我感觉我们实验室团队、研究生以及博士后都是我的财富，我也希望该奖项能够体现他们在这一研究中所做出的重要贡献。我们对长期增强作用方面的研究完全由我们对大脑如何存储信息的兴趣所引导。对这一机理的研究，有助于我们了解记忆的基础知识，从而减少我们这个正在衰老的社会由于失忆等疾病所带来的问题。”
科林里奇是英国布里斯托大学神经生物学教授，他表示，“我很高兴能够分享这一奖项，对学习以及记忆的分子机制的研究是一项很有挑战性的工作，同时也让我受益良多。我对长期增强作用方面的基础研究如何向老年痴呆患者治疗的转化很有兴趣。”
目前，全球拥有数百万人因大脑神经元突触连结的异常而出现病理状态，如自闭症、精神分裂症、压力、焦虑、抑郁，长期疼痛以及上瘾等。对长期增强作用机理的把握，将有助于指导我们很好地治疗它们。
人类大脑约有1000亿个神经细胞组成，它们通过突触彼此连结，从而实现神经元间的交流。每一个神经元约有5000个突触，也就是说，这种神经连接在我们大脑中大概有500万亿个。事实上，为了弄清这些连接对我们生命的意义，2009年美国国立卫生院（nih）甚至启动了一个浩大的项目——人类连接组计划（human connectome project）。
该奖项颁发给三位英国神经生物学家，也凸显了过去30年里英国医学研究理事会（medical research council）对基础科学的强大支持。
如同美国国立卫生研究院数年前资助的人体微生物组计划( the human hmp)，这两年我们看到这一领域的基础研究快速增长，对肠道微生物的认识，我们比以往任何时候都要多很多。它再次印证了对基础科学投入的重要性。只有这样，我们既能理解大脑如何存储信息，同时也能够更好地帮助我们利用大脑更有效地存储信息，或治疗神经性疾病。
（责任编辑 李晓明）
