記憶是一種很神奇的東西，有時候我們會清楚記得十幾年前的一場考試，但有時候我們轉眼就忘了今天中午吃了什麼。而隨著年齡的增長，記憶力會變得越來越差，遺忘的東西也會越來越多。

        那麼，為什麼大腦的記憶能力會隨著年齡的增長而不斷衰退呢?造成這一現象的具體機製是什麼?阿爾茨海默病等神經退行性疾病又與大腦衰老有什麼聯係呢?

        美國約翰霍普金斯大學的研究人員在 Cell 子刊 Current Biology 上發表了題為：Loss of functional heterogeneity along the CA3 transverse axis in aging 的研究論文。

        該研究找到了一種與年齡相關的記憶喪失的大腦機製，這種與衰老大腦相關的工作機製將加深我們對阿爾茨海默氏症等神經退行性疾病的理解，並指導新的治療方法。

        在人類大腦中，位於大腦顳葉深處的海馬體神經元負責一對互補的記憶功能，稱為模式分離和模式完成，這些功能在海馬體中一個叫做 CA3 的小區域內梯度發生。這兩種記憶機製幫助我們從最基本到高度複雜的事情，對人的感知和體驗進行分類和理解。

        舉個簡單的例子，你和家人一起去一家餐館，一個月後你和朋友去了同一家餐館，盡管有些細節已經改變了，但你仍然能意識到這是同一家餐館，這就是模式完成;與此同時，你也能分辨出兩次去這家餐館是和不同的人去的，發生的對話也不一樣，這就是模式分離。

        值得注意的是，負責模式分離的神經元通常在 CA3 區的近端區域更為普遍，而負責模式完成的神經元則普遍存在於遠端區域，CA3 區域對兩種記憶機製十分關鍵。然而，隨著年齡的增長，模式分離和模式完成的平衡就會被打破，記憶就會受損，引起健忘症狀。

        該研究的通訊作者 James J. Knierim 教授表示，我們都會在記憶上犯錯，但隨著年齡的增長，錯誤往往會變得更多。如今，我們正在試圖理解正常記憶的形成方式，以及為什麼大腦中的海馬體對正常記憶如此重要。

        在這項最新研究中，研究團隊將記憶未受損的年輕大鼠(Y)、記憶未受損的老年大鼠(AU)以及記憶受損的老年大鼠(AI)進行了比較。當所處環境發生不同變化時，研究團隊檢測了不同組大鼠的 CA3 區域的神經表征。

        實驗流程

        當環境的相似性較高時，即在同一個房間內但改變線索或改變環境形狀，Y 大鼠和 AU 大鼠的 CA3 的功能異質性表現為，CA3 近端比遠端有更多的正交表征。相比之下，AI 大鼠在 CA3 近端表現為降低的正交化，但在 CA3 遠端表現正常。

        換而言之，正常大鼠的模式分離和模式完成保持平衡，而記憶受損的老年大鼠的模式分離降低，但模式完成正常。當模式分離消失時，模式完成控製了整個過程，我們再回到前文中舉的餐廳的例子，這樣的結果就是你的大腦專注於餐廳本身，而搞不清到底是和誰去的這個餐廳。

        在海馬體CA3區域，不同實驗組大鼠的反應不同

        當環境的相似性較低時，即在不同房間內，所有大鼠的 CA3 近端和遠端表征均被映射，表明在記憶受損的老年大鼠(AI)的 CA3 能夠對差異較大的輸入進行編碼特異性表征，這意味著可能存在某些特殊的機製讓它們大鼠彌補了這一缺陷。

        實際上，這一發現在人類身上也得到了印證，例如一部分人即使到了老年仍能保持驚人的敏銳。因此，準確定位記憶喪失的機製有助於了解是什麼阻止了某些人的記憶損傷，從而為如何預防或延緩老年人的認知衰退提供新的治療思路。

        與Y和AU大鼠相比，AI大鼠對不同形狀環境的表征難以區分

        總的來說，這項研究支持了一種假說，即與年齡相關的記憶衰退是由於大腦海馬體 CA3 區域上失去了從模式分離到模式完成的正常轉變，因此導致模式完成占據主導，表現為記憶受損和健忘症狀。