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學習記憶是很多人感興趣的問題。有些人是出于好奇：腦袋怎么能學這么多東西？記這么多事情？有些人還希望改善學習記憶能力。獲得今年美國《科學》雜志給優(yōu)秀分子生物學研究生頒發(fā)的大獎中國留美學生時松海，研究的是神經(jīng)可塑性，這與學習和記憶是有緊密關系的。通俗地說，神經(jīng)可塑性是在經(jīng)過刺激或訓練以后，神經(jīng)系統(tǒng)功能上發(fā)生的變化。學習記憶是其中主要的一類。

從歷史上看，巴甫洛夫研究過的條件反射，也是神經(jīng)可塑性。狗看到食物會流口水（和分泌胃液），巴甫洛夫訓練狗：讓食物和鈴聲同時出現(xiàn)一段時間以后，狗在只聽見鈴聲時，也會流口水（和分泌胃液）。說明狗的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生了變化，也可以說它對鈴聲的意義有了學習和記憶。在巴甫洛夫以后幾十年，經(jīng)典的高等中動物條件反射機理研究的進展不多。南加州大學的Richard Thompson曾經(jīng)研究兔子眨眼條件反射的機理。在低等動物海兔(Aplysia),以美國哥倫比亞大學肯德爾(Eric Kandel)為代表的科學家們，對一些學習記憶過程包括習慣化等有深入的研究，找到了所需要的神經(jīng)環(huán)路、揭示了其細胞和亞細胞機理、發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)信息的變化、并證明了第二信使環(huán)腺苷酸(cAMP)的重要性。其中一些基本原理在高等動物中也適用。肯德爾獲2000年諾貝爾生理或醫(yī)學獎。

六十年代后期，創(chuàng)立分子生物學的先驅(qū)中有一批認為分子生物學基本原理已經(jīng)解決，而決定轉(zhuǎn)向神經(jīng)生物學。其中克里克(Francis Crick)研究大腦高級功能、布任訥(Sydney Brenner)研究線蟲行為(他的學生用線蟲在發(fā)育和細胞凋亡等領域有重要發(fā)現(xiàn))、而加州理工學院的本澤(Seymour Benzer)決定用果蠅研究行為。本澤研究的行為有多種，其中包括起初很難的學習記憶，花費了相當多時間，忍受了譏笑和嘲諷。也許因為這些困難，起初愿意做這個課題的有些博士后性格奇特。有美國麻省理工學院坤恩(William Quinn)、冷泉港實驗室特利(Tim Tully)和德國海森堡(Martin Heisenberg、物理學家、測不準原理發(fā)現(xiàn)者之子)等的工作，到八、九十年代有了穩(wěn)定的果蠅學習記憶模型。華裔的神經(jīng)生物學家依阿華大學吳春放、冷泉港鐘毅和Jerry Yin用這些模型對其機理研究有重要貢獻。果蠅學習記憶和海兔的一樣，也有cAMP參與。Jerry Yin曾證明：引入突變基因可以提高果蠅學習記憶能力。中國的郭愛克在德國學習了這些模型后，先在中國科學院生物物理研究所、后在神經(jīng)科學研究所繼續(xù)這方面的研究。

對高等動物的神經(jīng)可塑性的細胞機理研究，肯德爾認為最早是三十年代中國協(xié)和醫(yī)學院馮德培在神經(jīng)肌肉接頭上的工作。馮德培在《中國生理學雜志》報道強直后增強作用(PTP)的發(fā)現(xiàn),這是經(jīng)過刺激后神經(jīng)信號傳遞短時間(幾分鐘)的增強。四十年后，肯德爾仍把這項研究寫入大型的《生理學手冊》。

在高等動物中，1973年，英國的布理斯(Tim Bliss)和挪威的洛默(Terje Lømo)發(fā)現(xiàn)長期性增強作用(LTP)，是神經(jīng)可塑性機理的重要發(fā)現(xiàn)和主要模型。其后二十多年內(nèi)，LTP已在腦內(nèi)多個部位觀察到，并有證據(jù)顯示與一些學習記憶有關。日本的依藤(Masao Ito，日本理化研究所RIKEN屬下的腦研究所BSI所長)發(fā)現(xiàn)長期性減弱作用(LTD)，也是學習記憶的重要基礎。八、九十年代以后，一批優(yōu)秀神經(jīng)生理學家推進了為人們對LTP機理的了解，包括舊金山加州大學尼科(Roger Nicoll)、斯坦福大學錢永佑(Richard Tsien，錢學森表侄)、加州大學蒲慕明(Mu-Ming Poo，近兼中科院神經(jīng)所所長)、斯坦福大學馬藍卡(Robert Malenka)、冷泉港馬林洛(Roberto Malinow)等。九十年代，以麻省理工學院的利根川進(Susuma Tonegawa，以前因為研究免疫獲諾貝爾獎)和肯德爾為代表的科學家們，用分子生物學手段研究LTP和LTD的分子機理，發(fā)現(xiàn)了影響學習記憶的基因。這些實驗室中培養(yǎng)了一批華裔科學家，如：曾隨蒲慕明的魯白(現(xiàn)在國立健康研究院)、曾隨肯德爾的卓敏(現(xiàn)在華盛頓大學)、曾隨利根川進的錢卓(Joe Z. Tsien現(xiàn)在普林斯頓大學)、黃佐石(Josh Huang現(xiàn)在冷泉港)和陳東風、和曾隨錢永佑的章紀放(現(xiàn)在賓州大學)、劉國松(現(xiàn)在麻省理工學院)、楊健(現(xiàn)在哥倫比亞大學)等等。其中魯白實驗室是發(fā)現(xiàn)神經(jīng)營養(yǎng)因子參與神經(jīng)可塑性的最初實驗室之一。而錢卓與卓敏和劉國松三實驗室有一篇受人矚目的合作論文：引入一個突變受體可以增強小鼠學習記憶能力，一般媒體稱為“聰明老鼠”。加拿大多倫多大學的王雨田對可塑性的分子機理有貢獻。在中國，復旦大學的李葆明研究高等動物的學習記憶；科學院上海生命科學研究院的裴鋼研究過嗎啡成癮與神經(jīng)可塑性的關系。

時松海獲獎工作是研究LTP的分子機理。神經(jīng)細胞直接的信息傳遞是在兩個神經(jīng)細胞的聯(lián)結(jié)部位(稱為突觸)進行。突觸前分泌的信息分子作用于突觸后的受體分子，從而傳遞信息。時松海發(fā)現(xiàn)LTP可以調(diào)控受體進入突觸后膜上特定區(qū)域。時松海研究生期間有兩篇共同第一作者的《科學》和一篇第一作者的《細胞》論文，是突出的紀錄。他原在冷泉港馬林洛實驗室做研究生，馬林洛以前是錢永佑的博士后。時松海畢業(yè)后去加州大學詹裕農(nóng)(Yuh-NungJan)和葉公杼(Lily Yeh Jan)實驗室做博士后。詹和葉可能是唯一一對華裔的美國科學院院士夫婦。他們兩個實驗室培養(yǎng)出了四十多個教授分布美國各大學。時松海目前在詹和葉實驗室的同事們包括其他較好研究基礎的博士后如李華順和洪揚。今后幾年，時松海在博士后階段如果繼續(xù)有優(yōu)秀的工作，應該可以獲得較好學校的助理教授職位和自己獨立的實驗室。他研究的神經(jīng)科學不僅是科學家好奇心馳騁的領域，也對人類健康有意義。因為神經(jīng)系統(tǒng)的疾病對社會的影響越來越顯得大，包括老年癡呆、神經(jīng)退行性變、和中風。時松海用多學科手段進行研究，也適合綜合性很強的神經(jīng)科學。世界上研究神經(jīng)科學人員不斷增加，美國神經(jīng)科學會于1970年成立時僅500多會員，到1998年已超過2萬8千了。即使如此，許多有趣的課題目前研究還不深入，比如語言的神經(jīng)機理。因此，還有許多待開發(fā)的領域，需要許多時松海和其他對激動人心的科學感興趣的年青人。對于學習記憶，科學家們的理解還是很初步的。