“这是一项非常基础性的研究成果,还需大量的、长期的后续研究才能有所应用。我们希望,也许有一天,这些研究能帮助普通人和脑疾病患者提高工作记忆能力。”李澄宇昨天下午在新闻发布会上如是解释。
所谓“工作记忆”, 是一种重要的短时程记忆,它负责将“正在经历”的信息进行短暂储存和运用。很难找到一个不需要工作记忆参与的脑力任务,它的好坏与智商有关,它的缺陷常出现于脑疾病和衰老的过程中,可惜科学界尚未阐明个中机制——虽然知道大脑的前额叶(即额头后面的大脑区域)神经元的电活动对工作记忆非常重要,但具体怎么个重要法仍是未知数。李澄宇研究组通过精妙、周密的小鼠实验,揭示了一幅清晰的“工作记忆动态路线图”,原来前额叶在其中的不同阶段还有不同的作用:在学习阶段,工作记忆由前额叶神经电活动“掌管”;而一旦习得之后,工作记忆便转移至另一个脑区去了;前额叶则迅速将其功能切换到抉择行为的调控上。
前额叶在工作记忆中的具体贡献机制,此前迟迟未获破译,主要原因有二:一来,稍纵即逝的工作记忆是秒级的记忆,而传统实验手段产生的都是长时程影响,至少也是分钟级的时间尺度;二则,前额叶的功能较多,工作记忆常常与抉择、运动控制等行为交织在一起,难以区分。
李澄宇研究组巧妙地设计了小鼠学习记忆嗅觉的任务训练及一系列对照实验:被限制饮水的小鼠,会先后闻到两种气味,如气味不同,可以获得舔一口水的奖励;如气味相同,则没有奖励,要抑制自己不去舔水。这样一来,小鼠的工作记忆与抉择等其他脑功能,便在时间段上被明显区隔开来——在记住第一个气味尚未闻到第二个气味期间,小鼠的行为只能是工作记忆而不是抉择。
值得一提的是,工作记忆还有广泛的应用潜力:或许未来可用于阿尔茨海默症的早期诊断上——通过发现工作记忆的异常,在阿尔茨海默症高危人群四五十岁时就提示其患病风险,从而帮助实现及早干预和延缓病程。