答案是……

短期記憶如何變成長期記憶?
剛破蛹的獨角仙翅膀為何是軟軟的白色?又為何會變硬且變色?


翻譯/黃榮棋

答案是……

短期記憶如何變成長期記憶?
剛破蛹的獨角仙翅膀為何是軟軟的白色?又為何會變硬且變色?


翻譯/黃榮棋

短期記憶如何變成長期記憶?

美國德州大學奧斯丁分校學習與記憶中心的普瑞斯頓(Alison Preston)解釋說:

短期記憶要變成長期記憶,腦子一定要做些改變,才能保護記憶免受其他刺激或傷病的干擾。這個透過時間讓經驗在我們記憶留下永久記錄的過程,就稱為記憶固化。


參與記憶固化過程的細胞與分子變化,通常發生於學習之初的前幾分鐘到幾小時,而且會改變神經元或神經元群的狀態。系統層級的固化作用需將處理個別記憶的腦網絡重組,發生的時程慢得多,需要幾天、甚至幾年。


影響宣告式記憶(一般事實與特殊事件的記憶)的固化機制,靠的是海馬以及顳葉內側的其他腦區。


在細胞層次方面,記憶是以神經元構造與功能上的改變來呈現,像是產生新的突觸(神經元間互通訊息之處),在神經元網絡之間建立起新的溝通管道;或是加強現有的突觸,以促進兩個神經元間的溝通效率。


海馬需要合成新的RNA與蛋白質,才能穩固這種突觸變化,將突觸傳輸上的暫時變化轉變成構造上的永久改變。


總管一切的腦系統也會與時俱變。記憶之初,海馬與新大腦皮質(腦子的最外層)處理感覺訊息的腦區合作,形成新記憶。組成生命中某個事件的各個元素,依其內涵而呈現於新皮質的不同腦區。例如,視覺訊息由位於腦背枕葉的主要視覺皮質處理,而聽覺訊息則由位於腦側顳葉的主要聽覺皮質處理。


記憶剛形成時,海馬迅速將這些離散的訊息結合成單一記憶,因此海馬可以當成是這些感覺訊息處理腦區的索引。細胞與分子的持續變化,加強了新大腦皮質各腦區的直接溝通管道,讓人可以不用透過海馬就直接從記憶擷取訊息。因此,受傷或神經退化性疾病(例如阿茲海默症)引起的海馬受損,會妨礙新的宣告式記憶形成,但不一定會影響到已經穩固的事實與事件記憶。



台北的嚴天浩問:
剛破蛹的獨角仙翅膀為何是軟軟的白色?又為何會變硬且變色?


台灣大學昆蟲系教授楊平世的解答如下:

飼養過獨角仙或是其他甲蟲的朋友們,一定都有過這種觀察經驗。這其實是昆蟲蛻皮最後階段表皮蛋白質鞣化(sclerotization)的過程。

昆蟲的蛻皮牽涉到一連串體內激素的調節及生化反應。當幼蟲要蛻皮時,體內的青春激素(juvenile hormone)濃度逐漸降低,而蛻皮激素(ecdysone)濃度逐漸上升,這時候幼蟲的攝食量變少、活動量降低。而蛻皮激素會在脂肪體及真皮細胞中轉變成真正能讓幼蟲蛻皮的物質:20-羥基蛻皮激素(20-hydroxyecdysone)。此時,幼蟲的舊表皮下會先形成「新外上表皮」,以保護新表皮不受蛻皮液(含有20-羥基蛻皮激素的液體)影響。蛻皮液可進入新、舊表皮之間,逐漸向上溶解舊表皮;舊表皮溶解出來的幾丁質,可成為合成新表皮的材料。


當新表皮形成時,蛻皮激素濃度逐漸下降,昆蟲體內又會分泌多種激素,促使腹部收縮、心跳與蟲體循環加快,也會使表皮有彈性而增加延展性。此時,青春激素濃度也逐漸上升,幼蟲便開始活動,由於其背部中線的表皮較薄,舊表皮會從中間破裂,幼蟲便得以離開。


幼蟲會趁新表皮尚未硬化時,吸入空氣或液體,讓身體增大,而新表皮內的蛋白質分子側鏈會與化合物連結在一起,這便是獨角仙翅鞘顏色變深又變硬的真正原因。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第71期1月號】