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人類的記憶和思考是個神秘及神奇的一塊領域，有時候會想，如果我的記憶像電腦資料檔或是我的書架，我就可以選擇「嗯，這個不要，太佔空間了，殺掉。這個好，存起來。」這樣空出來的就可以用來記其他更有用，或者更需要的事情。尤其在考試之前，就可以把資料庫大清掃一番，然後空出許多地方把要考的東西放進去。

不過，到底記憶怎麼形成的呢？短暫記憶(short-term memory)和永久記憶(long-term memory)又是怎樣的呢？而我們的記憶可以像 MIB 裡演的一樣被消除嗎？

Scientific American Mind: Erasing Memories
Long-term memories, particularly bad ones, could be dissolved if certain drugs are administered at just the right moment during recall

By R. Douglas Fields

RD Field is chief of the Nervous System Development and Plasticity Section of the National Institute of Child Health and Human Development and adjunct professor in Neuroscience and Cognitive Science Program at the University of Maryland.

許多人經歷過重大傷害(像是綁架、強暴、車禍或失去至親)的時候，會有一種症候群叫 post-traumatic stress disorder (PTSD)。

"A single bad experience can burn fear into a person's brain."

"Knowing know a memory is encoded offers clues to how we could possibly erase it."

想研究消除記憶的方法之前，當然要先了解記憶是怎麼來的。
記憶的形成是在神經細胞之間的聯繫，一個叫 synapse 的區域。

先來看看腦神經長什麼樣好了。

 
(Photo credit: wikipedia)

神經細胞大概有三個主要部分：cell body, axon and dendrite.

一個神經細胞的 axon 會接到另一個神經細胞的 dendrite，axon 和 dendrite 相接的地方會有一個小空隙，那就是 synapse。當接受刺激時，訊息會由一個神經細胞經過 axon 傳送到另一個細胞的 dendrite，訊息由 dendrite 接收了以後，會一路傳到自己的 axon 尾端，再由 axon 把訊息傳到下一個神經細胞的 dendrite，以此類推下去。

Pre-synapse 就是送出訊息的神經細胞的 axon 尾端，post-synapse 就是接收訊息的神經細胞的 dendrite。中間空隙的部份就是所謂的 synapse，兩個細胞之間的訊息傳遞是透過 neurotransmitter。

Synapse 系統之間的聯繫變強(strengthen)的時候就會形成所謂的記憶(memory)，而 short-term 和 long-term memory 之間的不同在於它變強後強度的維持。隨著時間的過去，系統之間的強度會變弱或斷掉，如果強度的維持是暫時的，就是短暫記憶。

"A greater synaptic signal meant a stronger functional connection had formed between the two neurons -- a piece of a memory."

科學家們研究記憶的方法是先取得一小切片的老鼠腦細胞，用人工方式培養，然後傳送 electrical pulses 到老鼠的腦神經細胞來啟動細胞之間訊息（synaptic signal）的傳遞。在 1973 年的時候，University of Oslo 的 Tim Bliss 和 Terje Lomo 做了一個實驗，當他們傳送一陣 100Hz 的 pulses 之後，synaptic signal 會變強，而且可以維持幾分鐘之久。他們稱這個現象叫 long-term potentiation (LTP)。

有趣的是：在一陣短暫的 shocks 之後，synapse 還是維持強度。而在連續三個的每十分鐘一次的 shocks 傳送的之後，synapse 的強度就變成永久的。換句話說，就是如果你想背個單字，你只要每十分鐘重複背一次，連續三次之後，就變成永久記憶了。聽起來還挺讓人興奮的，不是嗎？不過，有這麼簡單嘛？當然沒有，因為實際情形複雜很多，不過自己還是可以實驗看看就是了。

說複雜是因為傳遞訊息用的蛋白質等等之類的東西，在一段時間之後就會被降解掉(degradation)，如果要變成永久記憶，那就需要有一些改變，而從短暫記憶轉換成永久記憶的過程叫做：consolidation。

神經學家發現，腎上腺素(epinephrine; a.k.a. adrenaline)會造成大量 stress hormones (賀爾蒙)和 neurotransmitters 的釋放，這兩個會活化(activate)杏仁核(amygdala)，而杏仁核是腦部管理情緒和恐懼的地方，也連結到腦部其他管理和貯藏記憶的地方。因此，他們猜想也許增加 hormones 或 neurotransmitters 有助於永久記憶的轉換(consolidation)，而這個想法是一些增強記憶藥物的基礎，像是 Ritalin。而像是 coffeine (咖啡因)和 nicotine (尼古丁)也會有些微和短暫的效用。

"Clinical trials are now under way to improve memory consolidation in Alzheimer's patients using nicotine patches and more powerful medications."
（註：Alzheimer syndrome 中譯為阿茲罕默症，俗稱老年癡呆症。）

至於要怎麼消除記憶呢？正確來說，應該是如何「阻斷」永久記憶的轉換（consolidation）呢？其中一個治療 PTSD 的方法是在重大傷害發生後，立刻用藥物制止 synapse 所需蛋白質的製造，目前有些藥已被獲准使用在人類身上，像是 propranolol。Propranolol 可以阻止一種叫 catecholamine 的 stress hormone 的接收，通常用在緩和焦慮和治療高血壓，但是 University of California, Irivine 的神經學家 Larry Cahill 發現 propranolol 用來治療恐懼更為有效（註）。

有個實驗是在電擊老鼠之前讓牠聽某種聲音，老鼠就會記憶「聽到這個聲音會被電擊」，以至於每每聽到這個聲音就會恐懼。然後使這個記憶消除的方法是再次讓老鼠聽到那個聲音，但是不電擊，連續幾次之後牠就會忘記那個「聽到這個聲音會被電擊」的經驗。不過在 2002 年，德國 Johannes Gutenberg University 的 Beat Lutz 發現基因改造過，腦部細胞沒有 cannabinoid receptor（接收器）的老鼠沒辦法很快忘記過去被電擊的經驗。原理是：cannabinoid 會撫平精神上的恐懼，而使老鼠在學到「聲音之後沒有電擊」後較快或較容易放鬆。（cannabinoid 是一種似大麻原料的物質。）所以如果可以只在杏仁核的地方增加 cannabinoid 的話，也許可以使 PTSD 病人較容易放掉過去不好的經歷。不過作者強調，單純吸大麻並沒有用。

另外還有提到的是：consolidation 在我們睡覺的時候仍會持續進行，部分是因為睡覺時仍會週期性的產生同樣的 hormones 和 neurotransmitters。

以上是大致上個人覺得比較有趣的部分，不過在文章的最後作者有提到，雖然消除記憶的方法仍在研究當中，不過如果真有辦法能夠像 MIB 裡面演的一樣可以消除記憶，可能會有一些道德上的問題，或是更嚴重的，也許會被政治家或軍事家等的濫用，而造成世界的混亂。

科學的發達與進步，固然可以帶給我們更方便的生活，或是更好的醫療環境，但要是被有心人士濫用，也是個大問題阿。


註：詳情請參閱 《Scientific American Mind: Can We Cure Fear?》


Further Reading

V Korz and JU Fery. Emotional and cognitive reinforcement of rat hippocampal long-term potentiation by different learning paradigms. Neuron Glia Biology, 1, 253-262  (2004).

R Douglas Fields. Making memories stick. Scientific American, 292 (2), 74-81 (2005).

R Stickgold and MP Walker. Memory consolidation and reconsolidation: what is the role of sleep? Trends in Neurosciences, 28, 408-415 (2005).




相關補充

thalamus（視丘）
cingulate cortex: regulate emotion
hippocampus （海馬旋）：regulate stress, emotion and memory; convert short-term memory to permanent one.
amygdala（杏仁核）：regulate stress and emotion; recording emotionally charged memories.
prefrontal cortex: attention control..




其他相關網頁／文章

》Human Brain Information: http://www.hubin.org/facts/brain/index_en.html

》[Science] 製造錯誤的記憶

》[Nature] 在睡夢中製造新記憶，可能嗎？