长久以来,人们普遍认为记忆是大脑及其内部细胞——特别是脑细胞——的专属功能。然而,一项由纽约大学科学家团队于11月上旬发表在《自然通讯》杂志上的最新研究颠覆了这一传统认知。论文中称不只有大脑细胞具有记忆功能,人体其他部位的细胞同样具备记忆功能,这一重磅发现不仅为理解记忆的工作原理开辟了新途径,也为提高学习能力和治疗与记忆相关的疾病提供了新的可能。
研究的主要作者尼古拉·V·库库什金是纽约大学人文研究学院生命科学临床副教授、纽约大学神经科学中心研究员,解释了这项研究的突破性意义:“传统观念认为,学习和记忆主要与大脑和脑细胞相关,但我们的研究结果表明,身体的其他细胞也能学习和形成记忆。”
为了探索非脑细胞是否参与记忆过程,科学家们借鉴了一个在神经科学领域早已确立的现象——集中间隔效应。这一效应表明,人们在学习新知识时,如果采用间隔重复的方式,即在不同的时间点进行学习,往往比一次性、密集的学习过程更能有效地保留信息。这一原理与人们常说的“填鸭式学习”截然不同,后者通常效果不佳。
美国国立卫生研究院等机构的资助和支持了这项研究,操作中科学家们选择了两种非脑人类细胞作为研究对象:一种来自神经组织,另一种则来自肾脏组织。他们将这些细胞暴露于不同模式的化学信号中,以模拟随时间推移的学习过程。
这些化学信号类似于我们学习新信息时,脑细胞所暴露的神经递质模式。作为回应,这些非脑细胞启动了一种被称为“记忆基因”的基因。这种基因在脑细胞检测到信息中的模式并重组其连接以形成记忆时也会被激活。
为了更直观地监控这些非脑细胞的学习和记忆过程,科学家们对它们进行了基因改造,使其产生一种发光的蛋白质。这种蛋白质能够指示记忆基因何时开启、何时关闭,从而提供了一种可视化的手段来观察细胞的记忆行为。
实验结果显示,这些非脑细胞能够识别化学脉冲(模拟大脑中神经递质的爆发)的重复模式。当脉冲以间隔开的间隔发送时,它们会比一次性发送相同数量的脉冲更强烈地激活“记忆基因”,并且这种激活的持续时间也更长。这一现象与大脑中的神经元记录学习间隔的能力相似,表明非脑细胞同样具备学习和记忆功能。
“这反映了集中间隔效应在非脑细胞中的存在,”库库什金解释说,“这表明,通过间隔重复进行学习的能力并非脑细胞所独有,事实上,这可能是所有细胞的基本属性。”
不止大脑能记忆,非脑细胞也能记忆。这一发现不仅挑战了传统观念中学习和记忆与大脑的紧密联系,还为生命科学领域带来了全新的启示。首先,它表明记忆可能是一个更为普遍的现象,不仅局限于大脑和脑细胞。这意味着,在探索学习和记忆机制时,我们需要跳出传统框架,从更广阔的视角来审视这一问题。
其次,这一发现为治疗与记忆相关的疾病提供了新的思路。例如,如果身体其他部位的细胞也参与记忆过程,那么针对这些细胞的治疗手段可能会成为改善记忆功能的有效途径。此外,这一发现还有助于我们更好地理解记忆障碍的成因和机制,从而为开发新的治疗方法提供理论支持。
此外,这一研究还指出了潜在的健康相关益处。库库什金表示:“这一发现为理解记忆的工作原理打开了新的大门,并可能带来更好的方法来提高学习能力和治疗记忆问题。
同时,这也表明,未来我们需要更像对待大脑一样对待我们的身体。例如,我们可以考虑一下我们的胰腺如何记住我们过去的饮食模式以维持健康的血糖水平。这种记忆功能可能同样存在于其他器官和细胞中。”
这一颠覆性的新发现除了对生命科学领域有所启示外,还具有广泛的应用前景。例如,在教育领域,了解非脑细胞如何参与记忆过程可能有助于开发更有效的学习方法,帮助学生更好地掌握知识和技能。在医学领域,针对非脑细胞的治疗手段可能会成为治疗神经退行性疾病、精神障碍等记忆相关疾病的新途径。
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