在我們日常生活中遇到的記憶現象很抽象,不易被抓住。
關于記憶是在大腦的哪個部位完成的問題,從生理學角度無論如何也不能作出明確的答復。而從生物學研究的進展看,也沒有涉及到記憶現象。事實證明,通過心理學觀點能夠闡明記憶現象的各種特征。形成記憶功能的原因,是根據記憶本質中神經鍵的可塑性考慮的。
有時神經末端膨大,結合部位面積增大,傳遞效率有可能提高,或有時發生分支,形成新的結合狀態,反復進行動力學的神經鍵部位調整。這種調整在發展初期很激烈,直至發育成熟后,在小腦和大腦皮質等部位仍然很活潑,像這樣神經鍵的靈活可變性被稱為神經鍵的可塑性,這才是產生記憶現象的基本性質。
記憶分子生物學的研究屬于世界尖端。哥倫比亞大學研究組不僅對神經鍵的可塑性的分子水平做了解釋,還在低級動物模型上搞清楚神經鍵的可塑性。其結果與高等動物的可塑性變化在基本原理上獲得驚人的一致性。
他們利用哺乳動物的大腦,通過對大腦的海馬部分施以很強的電刺激并持續刺激數小時,觀察到誘發電位振幅持續增大數倍的長期增強現象。
實際上,對海馬回路給予生理學水平的強刺激之后,其神經線路就容易暢通了。海馬回路具有特殊構造和重要作用,接受來自大腦皮層的信息,也接受中隔等基底核來的信息,它是高度信息的處理部位。
心理學研究證實,如果給患者手術去除該部位,那么患者對術前較早發生的事情記憶很好,而對新近發生的事情幾乎沒有記憶。
在對海馬回路長期增強現象的研究中發現,在給予海馬部位強刺激時,興奮性傳導物質谷氨酸的作用能使細胞內鈣的濃度增高。對細胞內和細胞外特定游離離子濃度的測定,離子選擇性電極最合適,不會損傷細胞,對鈣離子還可用熒光染色、熒光顯微鏡檢查法進行測定,在一般情況下,熒光強度與鈣離子濃度成正比例關系。
鈣是人體當中不可缺少的元素,鈣除了能組成骨質外,對神經細胞的代謝和生理活動也起著重要作用。正如人們常說的:“鈣可以營養神經”,這是有道理的。
為解決單一神經細胞內鈣離子濃度的測定問題,日本工藤佳久先生和小倉主任研究員等開始對神經鍵可塑性與細胞內鈣離子濃度關系進行分析。
在對海馬部分進行刺激興奮性傳導物質谷氨酸能使細胞內鈣離子濃度上升的研究中,利用大白鼠胎兒的海馬的初代培養神經細胞,通過熒光顯微鏡觀察到,進行谷氨酸刺激時,細胞內鈣離子濃度上升了,在谷氨酸刺激之后,初代培養神經細胞對谷氨酸的敏感性增加了。通過在不同條件下對鈣離子濃度升降的測定,已掌握了充分的數據資料。
日本山形大學生理教研究室的加藤教授,根據海馬組織切片細胞內鈣離子濃度的變化與長期增強現象成立之間的關系,提出了測定方法,及時幫助把相當局部的鈣離子濃度上升情況搞清楚了。此外,在世界上還沒有直接從海馬神經元測定鈣離子濃度的報道。
當然,通過對細胞內鈣的測定并不能闡明長期增強現象的原理,與其說原理,倒不如說是鈣升高后出現的細胞內信息傳遞系統的活性和磷酸化過程的重要現象。對Na、K、Cl、Mg、Ca等離子和PH的電極測定法早已廣泛應用于臨床。
最有希望的是把發光測定技術作為微量物質的時間、空間變化的研究手段,并利用熒光電極對細胞內產生的各種各樣現象進行測定。
如果將這些研究成果積累起來,就一定能夠解釋長期增強現象的原理和記憶的秘密。鈣與記憶的關系也一定能得到進一步證實。