韩国女主播朴妮唛 发现、质疑、再发现，为什么挂念能被存储？

文 | 追问nextquestion韩国女主播朴妮唛

如今，东说念主们正试图用东说念主工智能模拟东说念主类的长久挂念。但问题却是，咱们于今仍无法皆备解释东说念主类最基本的挂念机制。

- 一段童年回忆为何能存储数十年而不用失？

- 咱们能否精确删除某段特定的凄惨回忆？

- 长久挂念背后的分子机制到底是什么？

一般合计，咱们东说念主类的长久挂念，与电子拓荒中的数字存储不同，是通过生物分子开关、突触与神经环路的动态变化来竣事的。这种存储机制的优雅进程，远超东说念主类当今所能缱绻的任何系统。

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01 万古程增强风物（LTP）的发现

20世纪70年代，科学家们发现了万古程增强风物（long-term potentiation， LTP）[1]。科学家们发现，电刺激持续两个神经元的突触会导致该持续传输信号的智商长久增强。当一个神经元的突触前膜执续、高频地向突触后神经元发送信号时，会导致突触后神经元的突触强度加多。这种变化不错执续数小时以致数天，使得神经元之间的持续愈加灵验，从而增强信息传递的恶果和踏实性。

▷图源：WIKIMEDIA COMMONS

挂念的变成和存储，是神经元之间持续强度变化的遏抑，这种变化被称为突触可塑性。LTP等风物标明，神经元之间的持续强度不错通过学习和教学被增强，从而变成执久的挂念。挂念并非存储于单个神经元，而是散布在大脑的神经网罗中，这些网罗由神经元偏激突触持续组成，变成了挂念的物理基础。挂念的编码、存储和检索历程触及信息元素之间的关联被加工并编码为神经元之间的持续强度和突触结构，最终储存在散布式的神经网罗中。

由此，LTP被芜俚合计是挂念变成的要津历程，不同强度的神经持续网罗被合计是挂念的组成。

02 挂念分子的探索

跟着LTP的发现，新的问题也出现了，长久挂念背后的奥秘又是什么呢？

科学家们假定可能存在某些分子，能够看护突触水平的长久变化。为此，他们试图探寻脑内与挂念凯旋研究的物资的存在——基于突触可塑性和分子机制，挂念的变成和看护可能依赖于这些特定的分子，这些分子能够在突触水平上调控神经信号的传递恶果。

▷图源：[2]

2006年的一项接洽线路，阻断PKMzeta/PKMζ（一种卵白激酶）不错抹去大鼠对特定场合的挂念[2]。这一发现引起了芜俚的关心韩国女主播朴妮唛，因为淌若阻断一个分子不错抹去挂念，那么这个分子在挂念看护历程中必定演出着要津变装。在挂念抹去执行中，阻断PKMzeta后，大鼠对特定测验环境的挂念被抹去，这标明PKMzeta在看护这些挂念中起着不可或缺的作用[2]。

随后的一系列接洽也标明，PKMzeta不仅在大鼠中，况且在其他动物模子中也与挂念的看护密切研究。通过基因敲除和药物阻断等纪律，科学家们进一步考证了PKMzeta在挂念看护中的要津作用。

关联词，这一论断也存在“罅隙”。

开首，PKMzeta的作用时刻较短。“这些卵白质只在突触中执续几个小时，在神经元中可能执续几天”，参与2006年接洽的共同作家、纽约州立大学下州健康科学中心的神经学家Todd Sacktor猜疑：“关联词咱们的挂念不错执续90年，该若何解释这种各异”？

其次，PKMzeta是在细胞中按需产生的，但它必须定位到正确的突触。这项接洽的另一位作家、纽约大学的神经科学家Andre Fenton指出，每个神经元约莫有10，000个突触，唯有少数几个被加强。特定突触的加强是这种机制存储信息的神色，但PKMzeta分子是若何竣事这小数的尚不了了。

03 回首挂念的内容：PKMzeta与KIBRA的互相作用

18年后，Sacktor、Fenton偏激共事2024年在Science Advances杂志上发表的新接洽，填补了这些罅隙[3]。

▷图源：[3]

这项最新接洽标明，PKMzeta与另一种名为KIBRA（一种在肾脏和大脑内抒发的适配卵白）的分子协同发达作用，KIBRA会附着在学习历程中激活的突触上，灵验地“标记”这些突触，然后通过与PKMzeta勾通，使这些被标记的突触获得强化。

▷突触. 图源：Getty Images

KIBRA卵白，即为“kidney and brain expressed adaptor protein”的缩写，又可称为WWC1，是一种在东说念主类挂念中起枢纽作用的突触后支架卵白，它被合计是一种“挂念粘合剂”。KIBRA可能以“突触标记”体式，附着在学习历程中被激活的突触上，在LTP的辅导阶段拿获PKMzeta并看护其活性，如斯确保唯有被PKMzeta激活的突触能够被加强。

执行标明，阻断这两种分子之间的互相作用，会排除神经元中的LTP并龙套小鼠的空间挂念。这两种分子的存在时刻都很短，但它们的互相作用却是指能够执续存在。“看护挂念所需的不是PKMzeta，而是PKMzeta与名为KIBRA的靶向分子之间的执续互相作用，”Sacktor说，“淌若阻断PKMzeta与KIBRA的持续，一个月前的挂念就会消亡。”他补充说，在这一个月里，特定分子也曾被替换了好屡次。然则，这种互相作用一朝设置，就会跟着单个分子的不断补充而长久保执挂念。

这项接洽不仅为“定位”提供了念念路，还为PKMzeta存在时刻问题给出了可能谜底。更枢纽地，这项接洽辅导，看护挂念的不是单个PKMzeta分子，而是PKMzeta与KIBRA之间的执续互相作用。其他接洽也发现，在东说念主类中，KIBRA基因的不同变体与挂念力的横暴研究，动物执行中骚动KIBRA则会龙套挂念。借助可视化本领，接洽东说念主员发现KIBRA和PKMzeta之间的空洞互相作用在其刺激的突触中有所加多，这无意即是增强PKMzeta能够增强挂念的原因。

这些接洽遏抑股东了突触标记假说的表面发展，但也遭到了一些质疑。

2013年一项接洽发现，枯竭PKMzeta的转基因小鼠仍不错变成长久挂念，因此质疑PKMzeta是否是海马区突触可塑性、学习和挂念所必需的[4]。

对此，Sacktor和Fenton给出了解释：在从出身起就枯竭PKMzeta的动物体内，存在另一种研究卵白PKCiota/lambda代替了PKMzeta的职责。在闲居动物的突触中，PKCiota/lambda的数目很少，况且很容易降解，但在枯竭PKMzeta的小鼠中，PKCiota/lambda的数目大大加多。

这项接洽还发现，此前讲授不错阻断PKMzeta的羁系肽ZIP也能阻断PKCiota/lambda。由此也激发了对PKMzeta的新一轮质疑——ZIP似乎并不像开首合计的那样具有特异性，它被合计可能还会羁系大脑行动。

而很快出现的新凭证就撤销了这些质疑。接洽东说念主员使用了两种不同的分子来阻断PKMzeta和KIBRA的互相作用，这两种阻断纪律都只可进犯PKMzeta附着到KIBRA上，但不行进犯PKCiota/lambda附着到KIBRA上。执行标明，这两种阻断纪律都能逆转闲居小鼠的LTP和龙套挂念，但对枯竭PKMzeta的转基因小鼠的挂念存储莫得影响。

遏抑标明，在闲居动物体内阻断PKMzeta会抹去挂念，而阻断PKCiota/lambda则不会。因此合计，PKCiota/lambda在闲居情况下对长久挂念的存储可能并不那么枢纽。Fenton和Sacktor合计，PKCiota/lambda是一种进化遗物（evolutionary relic），很久昔时曾参与了挂念的进化；而PKMzeta作用更强，因此取代了PKMiota/lambda。但当在执行动物中敲除PKMzeta基因时，则会用到PKMiota/lambda的赔偿作用[5]。

04 挂念接洽的改日标的

当今，科学家们还在规划进一步探索这种互相作用背后的机制，以及神经元上强化的突触的散布情况。

正如Fenton的计算：“它们是全部勾通在沿途，围聚细胞体，如故立时散布？找到这个问题的谜底，也许能为等挂念毁伤疾病的支撑提供参考。”

Sacktor则暗示，四肢别称神经学家他也曾看到了这项职责对支撑的影响：“我越来越看到通过基因疗法凯旋在神经元中植入卵白质的可能性。而不错排除挂念以支撑创伤后应激繁难（PTSD）的药物，则相比难以设想。”

https://www.scientificamerican.com/article/brain-scientists-finally-discover-the-glue-that-makes-memories-stick-for-a/

参考文件：

1. Bliss， T. V.， & Lomo， T. (1973). Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. The Journal of physiology， 232(2)， 331–356. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1973.sp010273

2. Ling， D. S. F.， Benardo， L. S.， & Sacktor， T. C. (2006). Protein kinase Mζ enhances excitatory synaptic transmission by increasing the number of active postsynaptic AMPA receptors. Hippocampus， 16(5)， 443–452. https://doi.org/10.1002/hipo.20171

3. Tsokas， Panayiotis et al. “KIBRA anchoring the action of PKMζ maintains the persistence of memory.” Science advances vol. 10，26 (2024): eadl0030. doi:10.1126/sciadv.adl0030

4. Volk， L.， et al. PKM-ζ is not required for hippocampal synaptic plasticity， learning and memory. Nature 493， 420–423 (2013). https://doi.org/10.1038/nature11802

5. Panayiotis Tsokas，et al. Compensation for PKMζ in long-term potentiation and spatial long-term memory in mutant mice. eLife 5:e14846. https://doi.org/10.7554/eLife.14846