【导读】一项发表在《自然-通讯》上的最新研究揭示，我们的大脑并非随时处于准备好形成持久记忆的状态。相反，大脑存在短暂的“窗口期”，在此期间，它能将转瞬即逝的瞬间转化为长久记忆。

德国图宾根大学的研究人员发现，自然警觉性的波动可以短暂地改变大脑中的海马体，使其记忆回路对新信息表现出更高的接收能力。这一突破性发现表明，记忆的形成不仅取决于我们所经历的事件本身，更关键在于大脑在事件发生那一刻的内部状态。

这项研究由图宾根大学神经生物学研究所及维尔纳·赖希哈特综合神经科学中心（CIN）的安德里亚·布尔加洛西（Andrea Burgalossi）教授领导。团队将研究重点放在海马体，这一大脑区域在形成特定地点和事件的“情景记忆”中扮演着核心角色。无论是小鼠还是人类，海马体都包含着“位置细胞”（place cells），这些神经元在特定位置被激活，帮助构建对周围世界的内部表征。

研究主要作者之一、图宾根大学的爱德华多·布兰科-埃尔南德斯（Eduardo Blanco-Hernandez）博士解释说：“在实验室环境中，我们可以让小鼠接触不同的环境，并观察位置细胞如何被激活。不同组的位置细胞代表不同的环境。观察它们的活动就像实时观察记忆的形成或重新激活。”

在记录小鼠这些神经元活动的同时，研究人员还追踪了它们的警觉性水平。大脑并非始终保持在一种稳定的状态，即使在休息时也是如此。它在低警觉和高警觉状态之间持续转换，这会改变其网络处理信息的方式。

CIN研究员兼论文合著者尼古拉·萨尔托拉托（Nicola Sartorato）指出：“大脑的内部状态可以通过瞳孔大小来估计。当我们变得更警觉或更投入时，瞳孔会放大。小鼠也是如此。”

研究发现，随着小鼠警觉性提高，特定组的位置细胞变得更加活跃。这些变化甚至在动物没有移动时也发生，这表明活动的变化与内部状态而非新的位置或行为相关联。

尼古拉进一步解释：“当动物变得更警觉时，特定子集的位置细胞会变得异常活跃，这表明内部状态能够快速重塑情景记忆的神经基础。”

同样的模式也出现在θ（theta）波中。θ波是与学习、导航和记忆编码相关的节律性神经活动。其强度随警觉性变化而起伏，进一步表明海马体在不同准备水平之间反复切换。

研究人员推测，这些短暂的时期可能代表了可塑性增强的“窗口期”，此时神经回路特别容易发生改变。可塑性允许神经元加强、减弱或重组它们的连接，从而产生保存经验的物理变化。

布尔加洛西教授强调：“可塑性对记忆至关重要，因为它是大脑物理存储经验的过程。”

这种灵活性对于情景记忆尤为重要。与可以反复学习的事实不同，许多个人经历只发生一次，可能只持续几秒钟。因此，大脑必须立即捕捉并组织这些信息。

布尔加洛西说：“这对于情景记忆尤其重要，因为我们生活中经历的事件只发生一次。没有重复，没有排练——所以大脑必须实时、快速、高效地捕捉并存储它们。”

为了验证警觉性提高是否使海马体更容易重塑，研究人员在这些时期刺激了与记忆相关的单个神经元。结果显示，那些先前对特定位置没有反应的神经元开始发展出位置特异性活动，有效地成为了新的位置细胞。这一结果表明，即使是有限的刺激，只要在正确的时机施加，也能将新的“记忆细胞”招募到海马网络中。

这些发现描绘了记忆形成是一个不断“开启和关闭”的过程。海马体似乎并非在所有时间都同样准备好存储信息。相反，它会进入短暂的时期，此时其回路变得异常敏感且更容易重新配置。

布尔加洛西教授总结道：“令人兴奋的是，我们现在可以通过关注大脑自然可塑性更强的时刻，以受控的方式研究这些过程。”这项研究为我们理解大脑如何动态地处理和存储信息提供了深刻见解，并可能为未来干预记忆障碍提供新的策略。