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導讀:
最新研究顯示,人類在一歲左右,其海馬體已經具備了對記憶快速編碼的能力。 這一結果不僅與在嚙齒類動物身上的研究結果一致,還挑戰了以往認知神經科學中“海馬體未成熟導致記憶編碼失敗”的假說,表明記憶編碼后的檢索機制可能是造成嬰兒遺忘癥的主要原因,而并非無法形成記憶。
你還能回憶起自己學會走路的瞬間,或者第一次聽到父母叫你名字時的感覺嗎?大多數人都做不到。這種無法回憶起生命最初幾年經歷的現象,被稱為“嬰兒失憶癥”(infantile amnesia) 。長期以來,科學家認為,這是由于海馬體——大腦中對情景記憶至關重要的區域——在嬰兒期尚未完全發育,因此無法有效形成記憶。
但一項最新研究顛覆了這一傳統觀點。在3月20日發表于《科學》 (Science) 的一篇論文中,美國哥倫比亞大學的Tristan Yates等人報告利用功能性磁共振成像 (fMRI) 技術,對4至25個月大的嬰兒大腦進行掃描,發現嬰兒在1歲左右海馬體已經能夠編碼情景記憶所需的信息類型 [1] 。這一結果不僅與在嚙齒類動物身上的發現相一致,還表明嬰兒失憶癥的真正原因更可能是記憶檢索失敗,而非記憶無法形成。
記憶真的消失了嗎?
0-3歲的嬰兒時期是人類學習的重要階段,但這段經驗習得的記憶卻隨時間的推移消逝。首次對此進行解釋的是精神分析學家西蒙·弗洛伊德 (Sigmund Freud) ,他將其視為一種壓抑,從經驗主義視角出發認為這部分記憶被儲存在我們的潛意識中 [2] 。
隨著認知神經科學的發展,約翰·奧基夫 (John O’Keefe) 發現了大鼠海馬體中的稱為位置細胞 (place cell) 的神經元,在同一環境中不同的位置細胞活躍發電,共同構成認知地圖[3]。 自此對早期記憶的研究開始聚焦在海馬體對記憶的編碼、存儲和(或)檢索功能上。
而對于海馬體如何在這個過程中發揮作用,科學家們的看法不盡相同。得到廣泛支持的假說是由于海馬體的發育不成熟,缺乏正確編碼處理、儲存情景信息的能力,進而出現記憶缺失現象 [4]。
雖然有很多研究支持這一假說,但這種基于編碼的解釋與來自嚙齒類動物的證據相沖突,即海馬體在嬰兒期就形成了記憶印記,這暗示后續的記憶檢索機制可能更為關鍵。
而Jee Hyun Kim等人 [5] 在2007年報告對大鼠施加刺激或提醒可以逆轉遺忘,這支持了另一假說,即海馬體的檢索失敗導致記憶被隱藏遺忘。
在《科學》雜志發表的最新研究中,Yates等人利用fMRI技術掃描26個4到25個月大、清醒狀態下的嬰兒,通過觀察嬰兒對舊照片的注視偏好 (看的時間更久) ,結合海馬體不同區域的活動差異,探索了海馬體在記憶編碼全過程的神經活動。
突破性研究范式帶來轉機
對嬰兒進行fMRI研究并不容易,清醒狀態下讓嬰兒保持安靜,并持續關注實驗任務,是研究的一大挑戰。
早在2020年,Yates等人就開始嘗試將fMRI技術應用于嬰兒行為、精神狀態的研究,并發現清醒狀態下的嬰兒大腦活動模式與睡眠狀態完全不同。因此,在本次研究中,研究人員采取了一系列策略來提高實驗數據的質量,例如在測試間歇播放動態綠色背景圖案,以保持嬰兒的注意力。
同時,作者改進了適用于成人長期記憶研究的實驗方法,使其適用于嬰兒。在新的測試過程中,編碼測試與測試試驗交錯進行,嬰兒在掃描儀中觀看一系列面孔、物體和場景,在這些識別記憶的編碼試驗過程中穿插一些與新圖像相對的舊圖像,進行測試試驗,觀察嬰兒對新舊圖像的注視行為。
針對嬰兒行為的后續記憶任務設計
雖然嬰兒會對熟悉的事物觀看時間更長,但不排除記憶編碼成功又被遺忘的可能性。因此作者在實驗過程中引入海馬體中的血氧水平依賴 (BOLD) 的活性比較,以監測神經活動。結果顯示在嬰兒表現出熟悉偏好的圖像編碼過程中,海馬體的BOLD活性明顯偏高,這意味著嬰兒海馬體可以對單個視覺進行快速的一次性記憶編碼。
fMRI技術與改進的測試結合,不但克服了傳統契合成人的記憶研究范式在嬰兒中的不適用性,且成功確證了嬰兒海馬體對記憶編碼的能力。
仍待破解的記憶之謎
實驗發現在記憶編碼過程中海馬體后部區域的BOLD活性較高,這也是與成人外顯記憶有關的區域 [6] 。那么在人類成長過程中,何時才會出現與外顯記憶有關的編碼能力?
海馬體的三突觸回路支撐著外顯記憶,而統計學習,即無意識地感知外界規律性模式的能力,由單突觸通路支持,因此,Yates等人只在12個月以上的嬰兒中才能觀察到外顯記憶編碼,但從3個月左右開始,在嬰兒的海馬體中都能觀察到統計學習痕跡,至少提前了9個月。
值得注意的是,嬰兒剛開始的記憶編碼能力可能是海馬體記憶過程的雛形,并對個體生活產生影響,除年齡外,個體認知、成長環境也會導致嬰兒的記憶出現個體差異,這為早期記憶干預提供了可能。
Yates的研究不僅挑戰了“嬰兒無法形成記憶”的傳統認知,還與近年來對嚙齒類動物的研究相吻合,即:嬰兒時期的記憶或許并未真正消失,而只是深埋在我們的大腦之中。未來的科學探索,或許有一天能幫我們找回那些“遺失的時光” 。
參考文獻
[1]Tristan S. Yates et al. ,Hippocampal encoding of memories in human infants.Science387,1316-1320(2025).DOI:10.1126/science.adt7570
[2] Freud, Sigmund.Psychopathology of Everyday Life. Macmillan, 1915.
[3] https://nautil.us/issue/40/learning/for-kids-learning-is-moving
[4] Bauer PJ. (2006) Constructing a past in infancy: a neuro-developmental account. Trends Cogn Sci 10:175–181.
[5] Jee Hyun Kim, Rick Richardson,A developmental dissociation in reinstatement of an extinguished fear response in rats,Neurobiology of Learning and Memory,Volume 88, Issue 1,2007,48-57,
[6] J. Poppenk, H. R. Evensmoen, M. Moscovitch, L. Nadel,Trends Cogn. Sci. 17, 230–240 (2013).
李璐 | 撰文
陳曉雪 | 編輯
來源:賽先生
原標題:我們為何失去了三歲以前的記憶?
編輯:涼漸
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