我似乎记得……冬眠减少突触，但小鼠似乎仍能记住一些东西。我们关于记忆存储的主要假设是，当你学习某样东西时，相关的神经元连接会变得更强、更大，这构成了记忆。问题在于，这些连接随着时间的推移会发生显著变化——它们是可塑的。日本冲绳科学技术大学研究生院的神经科学家田中一真表示：“如果你比较第一天和第四或第五天的这些连接的排列，它们是非常非常不同的。”为了了解持续数年的记忆是如何在每几天就会变化的“硬件”上存储的，田中的团队进行了更戏剧性的实验。在最近的一项《科学》研究中，他们在小鼠身上诱导了一种类似冬眠的状态，几乎消除了它们超过一半的突触状态。然而，小鼠显然保留了它们的记忆。按需冬眠冬眠是松鼠、仓鼠和熊的特长，但触发冬眠的神经回路在所有哺乳动物中都被保留，并且存在于那些在野外从未冬眠的物种中——像小鼠一样。在2020年6月，由筑波大学的神经科学家佐藤健领导的一组研究人员开发了一种技术，可以人工激活这个冬眠回路。这可以通过激活下丘脑的一种名为Q神经元的群体来实现。结果是产生了一种称为QIH（Q神经元诱导的低体温和低代谢）的状态。田中解释道：“使用我们的协议，我们可以将小鼠的体温降至约20摄氏度，同时它们的心率和呼吸频率也会显著下降。”这是否算作真正的冬眠取决于作为参考的冬眠动物。冬眠状态下的熊降低其代谢需求，但体温不会改变，仍然保持在36或37摄氏度左右。而另一端，一些松鼠种类会进入超深冬眠，体温可以接近冰点。“人工冬眠位于这个光谱的中间，”田中说。不过，QIH最重要的特点是可以随时打开和关闭。在田中的实验中，小鼠在类似冬眠的状态下度过了48小时，然后醒来。对它们的突触来说，这48小时就像是灭霸的响指。突触清除为了找出在QIH期间损失了多少突触，田中的团队在自由活动的小鼠的海马体中植入了四电极（tetrodes），这些细小电极的束能够记录单个神经元的放电。他们发现，一旦进入冬眠状态，活动下降了约70%。在冬眠前、期间及醒来几天后，使用序列块面扫描电子显微镜技术对一些动物的脑组织进行了成像。结果发现，冬眠消除了超过一半的突触——原则上，这应该抹去大部分记忆。田中说：“如果你接受记忆痕迹存在于单个突触的效能中，如果你失去了超过一半的突触连接，当然你会预期之后记忆会受到损害。”但是研究小组并没有发现这样的损害。在冬眠前，小鼠已经接受了两个标准记忆任务的训练。一个是情境恐惧条件反射，动物学习将特定的盒子与轻微的电击联系起来。第二个是一个十字迷宫任务，小鼠学习导航通往奖励。两种任务的表现依赖于存储在海马体的记忆，团队通过在训练后对该区域进行损伤，证实了这一点，导致记忆的消失。然而，当其他小鼠、即被置于QIH的那些小鼠被唤醒时，它们在这些任务上的表现与未冬眠的小鼠一样好。“在这两种不同的行为范式中，我们发现记忆完全完好无损，”田中声称。突触在清除过程中的存活也通过脑活动记录得到了确认。在喧闹的时候，位置细胞（当动物占据特定位置时会放电的海马神经元）仍然在相同的位置放电。一个读取人群活动的解码器能够准确地重建小鼠之前的位置。观察突触在喧闹之前消失，经过唤醒之后，发现消失的突触在唤醒后重新出现，其中82%的突触回到了之前所占据的同一树突上的相同位置，远高于随机产生的概率。这些消失的突触也不是随机样本。科学家们开发出一种名为eGRASP的技术，使得在学习过程中标记的神经元连接到其他在同一学习事件中标记的神经元时，连接处会呈现绿色。