PNAS:为什么学会骑自行车,一辈子都不会忘?新研究揭晓重要机制

PNAS:为什么学会骑自行车,一辈子都不会忘?新研究揭晓重要机制
2024年10月26日 00:02 脑科学世界

▎药明康德内容团队编辑

昨天背过的单词,可能今天已经忘了;小学同班同学的名字,可能今天也不太想得起来了;但是,小时候学会的游泳、打球或骑自行车,哪怕后来十几年、甚至几十年没有练过,你的身体也能“下意识地”记得动作,就算需要花点时间重新捡回来,重练的时间也要比从来没学过的人短很多。

图片来源:123RF

这类与运动技能有关的记忆如同被写在肌肉里一样,但真正存储记忆的不是肌肉而是中枢神经系统。半个多世纪前,神经科学家发现,大脑的内侧颞叶(MTL)受损后,人的长期记忆会受到严重损害,比如记不得姓名和日期等明确事实,但短期记忆不受影响,可以进行简短的对话——但仅仅一两分钟后,患者就想不起来发生过的对话。

不过,令人惊讶的是,MTL受损的患者还有一部分长期记忆不受影响,也就是前面说到的骑车这类运动技能。患者能够学习新的运动技能并保持数天、数月甚至更长时间。神经科学家把有关事实和事件的记忆称为陈述性记忆,把运动技能有关的记忆称为程序性记忆。也就是说,要形成长期的陈述性记忆,离不开大脑内侧颞叶的神经结构;但要形成长期的程序性记忆,看来与MTL关系不大。

那么,与运动技能有关的长期记忆,到底存储在哪里呢?这类记忆的形成和储存是否也按短期和长期由不同的脑区负责呢?

日前,哈佛大学的生物工程学教授Maurice Smith博士在《美国国家科学院院刊》上给出了他们的答案。他们发现,运动技能相关的记忆也像陈述性记忆那样在不同的脑区分别形成短期和长期记忆,而小脑对于形成运动技能的长期记忆至关重要

这一结论来自研究团队对小脑损伤患者的详细分析。在先前的不同研究中,因小脑变性导致严重共济失调的患者都在测试中表现出了运动技能学习受损,但程度各不相同,各项测试得出的结论也不一致。而Smith博士与同事们回顾了十多项此类研究,依据测试中运动学习任务的时间间隔(或称为记忆窗口)对数据展开了新的分析。比如,有些任务需要参与者重复执行5次,每次间隔几秒钟,被归为短间隔练习;而有些测试中,参与者有1分钟或更长的重置或休息时间,或是涉及众多运动方向的任务中,同方向任务之间的间隔就被拉长。

在按记忆窗口持续时间重新分析小脑损伤患者的运动学习表现后,作者发现,小脑损伤导致长期运动表现出现明显障碍,而短期运动表现与健康人接近。在短间隔任务中,患者的表现只比健康人的表现差一点,但同一名患者在长间隔任务中的表现却要比健康人差得多。分析数据显示,在不到12秒的较短间隔内,记忆窗口越长,小脑损伤患者的记忆障碍越明显,而在超过25秒的较长记忆窗口,患者几乎无法维持学习的运动记忆。

参考资料:

[1] Alkis M. Hadjiosif et al., (2024) The cerebellum acts as the analog to the medial temporal lobe for sensorimotor memory. PNAS Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2411459121

[2] Cerebellum Plays Crucial Role in Skill Retention and Memory. Retrieved Oct. 15, 2024 https://neurosciencenews.com/cerebellum-motor-memory-27864/

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