原来忘却也可以调控

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姓名：梁祥        学号：17021210935

【嵌牛导读】：在人们对大脑的认识以及对人工神经网络的发展过程中，对大脑如何遗忘的理解同如何记住一样重要。人类在认识问题的时候，总是基于自己已有的认知来推断当前事件或事物的意义。我们不能记住所有的事情，也不会将全部都忘记，所以我们的思想才能有时间上的延续性。RNN在人工神经网络中起到了记忆的作用，其中LSTM结构在链式网络中起到遗忘的作用。但是这只是人们利用参数的主观调控，在生物体中，大脑的遗忘规律和原理到底是什么，本文或许能对该方面的研究提供灵感。

【嵌牛鼻子】：学习过程、遗忘机制、突触

【嵌牛提问】：人脑具体的遗忘规律是由什么原因造成的

【嵌牛正文】：

“忘不了、忘不了……”这段令人叹息的惆怅情歌，却是人们在学习时最开心听到的。

“近15年，还没有开发出一个和认知相关的有效药物拥有增强记忆的显著效果。”清华大学教授钟毅分析，是因为过去开发的药物都是从记忆形成的角度入手，而不同记忆的启动分子又不一样，因此药物干涉“顾了这头、管不了那头”。

日前，国家重点基础研究发展计划（973计划）支持的“遗忘的功能和机制研究”项目进行了结题总结。在此项目的研究过程中，我国学者获得了多个世界首次的原创性发现，调控遗忘机制的基因及其引发的细胞通路的发现就是其中之一。

“目前我们研究中涉及的和海马相关的所有短期记忆，都由同一个遗忘机制管理。”课题负责人钟毅介绍，“我们发现了Rac1蛋白介导的遗忘‘开关’，能够主动调控短期记忆的遗忘。”

一百多年前，德国心理学家绘制了人类记忆的遗忘曲线，发现约70％的记忆会在几小时内快速忘记。为什么会出现这种现象呢？钟毅解释：“遗忘是千万年的进化过程中产生的非常精细的机制。我们猜测，短期记忆的存储空间有限。为了接纳更多新的记忆，生物进化出了主动遗忘的机制。”简言之，就是缓存不够，为了接受更多有用的信息，要让“调用区”足够宽敞。

“过去认为，学习仅仅促发了记忆。”钟毅说，但新的研究表明学习至少促发了3件事：一是产生记忆；二是激活了主动遗忘的通路，抹掉记忆以留取足够的存储空间；三是激活一个主动记忆保护通路，加强记忆的稳定性，以防止记忆意外地、灾难性地丢失。

这是一个均衡的、周到的记忆维护机制，它保护着人类大脑在复杂环境中免于受到认知的过度冲击。一旦平衡被打破将出现神经方面的疾病。“我们常见的自闭症就是因为不能正常激活Rac1，无法启动主动遗忘机制，使得社会交往、认知灵活性等受损造成的。”钟毅说，自闭症是“忘不了”，而老年痴呆（阿尔茨海默症）患者是遗忘机制太活跃，“忘得快”。探明了短时记忆与遗忘的机制，科学家们因此获得了这个名为“Rac1”的调控“钥匙”，“脑子里的弦”崩得太紧就松一松，太松弛了就紧一紧，进而能够寻找到治疗相关疾病的方法。例如，抚平地震等灾难造成的心理创伤，可以通过调控Rac1介导的遗忘开关为靶点设计方案治疗。研究表明，存在能够上调Rac1活性的学习训练，可以有效消退恐惧记忆。

神经元

在对老年痴呆的治疗方案上，项目课题组也已经取得了进展。“我们设计出了药物，能够抑制Rac1的活性，在果蝇和小鼠的身上做实验，已经证明可以减缓老年痴呆症果蝇模型和小鼠模型的记忆丢失症状。”钟毅说，争取2—3年内推动这类新药到临床实验阶段。

此外，“思想火花”也在这一项目中被证实。“观察到了‘线粒体炫’，线粒体是细胞的能量工程，学习发生的时候消耗大量能量，能量释放时，‘哗’一下就有一道荧光出来。”项目首席科学家、中国科学院昆明动物研究所研究员徐林介绍，“这是第一次直接看到了突触的学习过程。”

事实上，在对大脑的研究中，检测是最重要的途径和手段。在“遗忘的功能和机制研究”获得授权的发明专利目录中可以看到，基于电化学技术、新材料技术形成的检测仪器以及检测试剂盒或方法占了七成以上。项目甚至研制出了能够对全脑进行快速三维显微成像的技术手段，以前所未有的速度解析全脑活动图谱，直视神经活动。

检测手段的精进，使得该项目的观测精度大大提升。“能够排除干扰信号，探测到单个突触进行递质释放的过程。”徐林说，越精细越准确，观测发现了统治脑科学多年的传统理论的漏洞，修正工作在进一步推进中。