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成年人学习能力差的原因是不会遗忘

科学家发现,人的学习能力之所以会随着年龄的增长而退化,并不是因为我们接受新信息的能力减弱了,而是因为我们过滤和舍弃旧信息的能力在变弱。人年轻的时候,大脑会通过强化或弱化特定的脑内神经联结来建立新的记忆。华裔神经科学家钱卓(Joseph Zhuo Tsien)博士如是说,钱卓是佐治亚董事大学(Georgia Regents University ,GRU)大脑与行为研究学会的联合主任,也是该研究的通讯作者。钱卓1999年在普林斯顿大学任教期间的“聪明鼠”构建工作令人瞩目,被《科学》杂志列为当年十大科技成果之一。钱卓在遗传工程和脑科学等领域做出了许多开创性的贡献,奠定了他在遗传与基因工程领域的开拓者地位。

这篇发表于期刊《科学报告》(Scientific Reports)的研究称,当大脑上了年纪,至关重要的“弱化神经联结”的过程受到限制。存在于脑部海马中的NMDA受体就像是一个调节学习和记忆能力的开关,它有两个子单位——NR2A基因和NR2B基因。儿童的大脑中,NR2B表达的比例较高,神经元之间的联结因而可以多维持几毫秒,并产生强度较大的连接(即突触),以优化学习和记忆。该过程叫做“长时增强效应”。青春期后,NR2A和NR2B的表达比例反转,神经元之间的连接时间也因此会稍稍减弱。

钱卓及其同事修改了一些实验鼠的基因,让它们像成年人类一样NR2A基因的表达多于NR2B 。结果发现,这些老鼠脑内联结的强度和产生短期记忆的能力并未受到影响,但是它们弱化神经联结的能力(“长时抑制效应”)却有所降低,并直接导致了长期记忆力的衰退。增强和抑制效应的整体作用就是所谓的“信息雕刻”,而从这个方面来看,成年人NMDA受体中NR2A和NR2B基因的表达比例并不理想。

钱卓表示,“如果突触只变强而不减弱,脑内那些陈旧无用的信息和“杂音”会无法消除,大脑就会出现问题。” 平均下来,每个神经元可以建立 3000个突触。由于它们全都在不断地捕捉新的信息,必要的筛选是不可或缺的。通过小鼠的实验可以看出,当“信息雕刻”不到位时,短期记忆(比如在快餐厅记住排队的编号)和长期记忆(如记住自己在这家餐厅最爱吃的东西)都会有所衰退。这两种记忆在阿兹海默症中也会受到影响。

在这些实验小鼠中,长时抑制效应并没有消失;问题的关键在于小鼠的大脑没能感知一些本应引起神经联结弱化的电刺激信号。此前,钱卓的猜想恰恰相反——他以为是强化联结强度能力的减弱,导致了学习和接受新事物能力的下降,结果发现“受到影响的原来是弱化联结强度的能力”。

钱卓表示,这样一来,就可以解释为什么成年人学外语的时候多少会带有口音,以及为什么老年人的性格通常会变得固执。“我们知道,人一旦到了成熟期,再想练就一口地道的外语就几乎不可能了。我可以学会英文,但我的中国口音在所难免。但原因何在?”

钱卓及其同事们已经发现了当NR2B基因表达比重很大时会出现什么情况。2009年,他与华东师范大学的研究人员宣布,他们培育的转基因鼠Hobbie-J有着优于寻常实验鼠的智力。十年前,钱卓在《科学》上发表的文章也表示他培育出了一只叫做Doogie的转基因鼠。跟Hobbie-J一样,它脑内海马中的NR2B基因表达的比例被人工增大,因此获得了高于平均的智力 。转基因实验鼠Doogie, Hobbie-J及其后代在老去之后,跟同龄的实验鼠相比,都显示出了更好的记忆力。现在,钱卓希望可以跟踪研究实验鼠在NR2A基因表达比例增大后会有怎样的表现。

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