人真的會記得小時候的事嗎?本魯小三以前的記憶幾乎全無,頂多只記得單一事件,例如幼稚園只記得畢業典禮那天,小一和小二只記得兩件事,一是某日掃地時教室出現一隻手掌大的蜘蛛,二是導師某次發獎品給考試一百分的人,其他的事則完全沒印象,小學以前的事都是爸媽跟我說的,所以本魯一直以為大家都不記得小時候的事,至少五歲以前的事不會記得吧?不過後來某位國中同學說他記得幼稚園的事,然後某次跟我爸聊天,他也說他也記得他兩、三歲時發生的事,才驚覺原來有人是記得的阿?!不過為什麼會忘記小時候的事呢?其實幼兒失憶症(infantile amnesia)還滿常見的,是指成年之後不記得二到四歲以前發生的事,這不只會發生在人類身上,也會發生在其他動物身上[1],去年有篇發表在《Science》的論文,說明了幼兒失憶症發生的可能原因之一,就是幼兒時期大量的腦細胞生長,重組了腦中的神經線路(neural circuit),導致舊的記憶被洗去,所以不記得之前發生的事。

大腦中管理記憶的地方是海馬旋(hippocampus),不要以為人長大了就不會再長腦細胞,其實還是會的,只是比較慢,海馬旋中的 dentate gyrus (DG) 就是負責生長新的腦細胞的,這個過程叫做 neurogenesis,成年大腦 DG 每天會生產約七百個新的腦細胞,這些新細胞會以緩慢的速度和原有的神經網絡結合。成年的新生細胞和新神經網絡的功能是什麼,目前還不得而知,有人認為是用來分辨細節(pattern separation),稱為 behaviour pattern separation。舉個實驗範例 contextual fear discrimination paradigm (辨識恐懼)來說,把老鼠放到兩個長得很像的箱子中(A, B),老鼠在 A 箱的時候會接受到電擊,在 B 箱中不會,每天依隨機順序放到 A 和 B 箱各一次,剛開始的頭幾天,老鼠被放到兩個箱子時,身體都會因為恐懼而僵掉(freezing),但是經過幾天的訓練,牠們分得出 A 箱和 B 箱的不同之後,被放到 B 箱的時候就能夠冷靜不再僵掉,因為牠們知道 B 箱沒電擊,新生腦細胞的功能即是在此,讓我們能分辨出周遭環境中的不同之處。[2]

除了分辨環境、事物的功能之外,十幾年前有研究發現,以運動或抗憂鬱藥 Prozac 促進大腦細胞增生可以幫助老鼠學習新事物,不過幾年前,多倫多 Sick Kids 醫院的神經學家 Paul Frankland,也是此論文的研究主持人,發現有些老鼠在大量新增腦細胞後,反而在某些需要過去經驗的任務(task)中表現的不好。Frankland 說這個實驗結果太有趣到無法忽視,很有可能是幼兒失憶症的解答。科學家們認為新生的腦神經細胞會分解、洗去已經儲存在海馬旋中的記憶,不過這個理論一直沒在動物中證實過,Frankland 和他的團隊為了證明這個理論,於是用十七天大的幼鼠(相當於人類不到一歲的嬰兒)和兩個月大的成年鼠做了幾個實驗測試。[3]

他們首先觀察幼鼠和成年鼠的腦神經細胞生長狀況,發現腦神經的生長量隨著年齡增長而遞減,接著他們用 contextual fear conditioning paradigm 測試年齡造成的腦細胞生長差別是否對記憶有影響。他們把幼鼠和成鼠分別放到箱子裡電擊,然後放回自己的籠子裡,之後每隔一週再把老鼠放回之前電擊的那個箱子裡(但是不給予電擊),看看他們還記不記得,如果牠們記得這是之前那個電擊箱,即便沒有電擊仍會害怕地身體僵硬。結果顯示成鼠在一個月後(28天)仍記得電擊箱,放進去後會全身僵硬,相對之下,幼鼠只有在電擊後的第一天會有強烈的僵硬反應,之後就慢慢減少,兩個禮拜後就完全不記得了。

接著,他們分兩個方向測試:

1) 增加成年鼠的新增腦細胞,看能不能讓牠們忘記舊的資訊,造成失憶的現象。
2) 減少幼鼠的新增腦細胞,看能不能增強他們的記憶力,或是減輕幼兒失憶的徵狀。

在成年鼠方面,他們分別用天然的方法和藥物增加老鼠的腦細胞生長。天然的方法是跑步,老鼠一個晚上可跑五公里(好強阿),運動可以幫助老鼠在七天之內增加 50% 的腦細胞,並且新舊細胞可相互接觸,重組新的神經網絡。他們也測試了跑步對老鼠記憶的影響,在電擊訓練之後讓老鼠每天皆有步可跑,連續六週(42 天)之後發現 DG 的腦細胞增加,而對電極的記憶降低了。另外他們也用基改的技術抑制細胞增生,即使跑步也無法增加腦細胞生長,結果發現跟沒基改也沒運動的老鼠相比,增加的細胞量是差不多的,且也沒有失憶的問題。藥物測試的方面,他們則是用 MEM (memantine) 和抗憂鬱藥物 fluoxetine (Prozac),兩者皆能促進腦細胞增長,也降低恐懼測試中對電擊的記憶。

在幼鼠的方面,他們則是用藥物和基改的技術抑制腦細胞增生,發現基改幼鼠和沒基改的一樣,電擊訓練後的第一天仍有強烈的僵硬反應,但七天之後基改老鼠仍記得電擊,沒基改的對電擊箱的反應則低很多。用藥物 TMZ (temozolomide) 也得到類似的結果,幼鼠在四週之後放入電擊箱仍會身體僵硬,表示牠們的記憶維持了至少四週。

最後,他們測試了妊娠期(gastation)較長的動物,迷你豬(guinea pig)和 degus (另一老鼠品種),迷你豬的妊娠期(61 天)比老鼠(21 天)長,出生時腦神經系統比較成熟,出生後第十七到六十天之間 DG 腦細胞的增生率也比較低,因此相較之下應該比較沒幼兒失憶症。的確,觀察結果顯示迷你豬和 degus 對電擊的記憶皆可維持一個月,不像老鼠只有幾天。而促進腦細胞生長的跑步和 MEM 皆讓迷你豬和 degus 有失憶的症狀。

以上研究顯示,新增的腦細胞雖然會幫助我們記住新的資訊,但也會因為和既有的腦細胞重組新的網絡而洗去舊的記憶,大腦的容量就那麼多,不可能記住所有的事,有些事總要被洗去和忘記的。


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這個研究告訴我們,不記得小時候的事是正常的阿阿阿阿~~ 我想我小時候腦細胞可能增加很多,而且持續增加到小一小二,所以小三小四以前的事情才會通通不記得了吧,哈哈哈。XD


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References

1. E Underwood. How the brain deletes old memories. Science News (2014)

2. LA Mongiat and AF Schinder. A price to pay for adult neurogenesis. Science Perspectives (2014)

3. KG Akers et al. Hippocampal neurogenesis regulates forgetting during adulthood and infancy. Science (2014)

4. H Shen. New brain cells erase old memories. Nature News (2014)










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