果蠅記憶密碼大解盤

走進清大腦科學中心的蟲房，不到一坪大的空間，幾百根試管養滿無數果蠅，牠們的基因都被動了手腳，有些得到暴食症、有些罹患帕金森氏症、也有些像人類一樣飽受失眠之苦，甚至還有只會追逐同性的同性戀果蠅……。

這些果蠅掌握著解答人類各種疑難雜症的金鑰，其中一項就是記憶。

易於培養和繁殖的黑腹果蠅，因為只有4對染色體和10萬顆腦細胞，又能顯示多種變異，因此成為被人類研究最徹底的生物之一。（下圖為潘建宏攝）

清大生命科學所博士班學生陳俊朝指出，神經科學家很早就發現，人類記憶的主要儲存位置，是大腦的「皮質層」，但大腦中的神經細胞多達近千億，要找出究竟是那些細胞參與工作，有如大海撈針。

所幸，果蠅與人類眾多基本生存行為相似，神經網絡的傳導又相對簡單，因此可以透過研究果蠅，推估人類長期記憶形成的機制。

只是，果蠅不會講話也無法與人類溝通，研究人員究竟該怎麼斷定牠的長期記憶確實存在？甚至確認存放記憶的具體位置呢？

最常見也最有效率的研究方法是「古典制約」的關聯式學習。研究人員先讓一群果蠅聞兩種氣味，一種搭配60伏特的電擊，另一種只有單純氣味，重複讓牠們學習10次後，隔天再「集體考試」，結果發現，高達70%的果蠅都會「趨吉避凶」，飛向沒有伴隨電擊的氣味，證實果蠅確實存在長期記憶。

由於動物要形成長期記憶，需要有新的蛋白質合成輔助，過去科學家已發現，果蠅若在學習訓練時，服下蛋白質抑制劑，隔天考試就很容易會「忘記答案」。

「但直接服藥的作法，會讓果蠅全身的蛋白質合成都受到抑制，無法精準判斷哪些才是參與記憶形成的關鍵細胞，」陳俊朝說。

為了突破過去研究的盲點，清大團隊採用基因調控的方式，將篦麻毒素（某種蛋白質抑制劑），一一作用在果蠅各個可能影響記憶形成的腦細胞上。

令人意外的是，即使在原本科學家公認的記憶儲存地──蕈狀體（約有2,500個腦細胞）阻斷蛋白質合成，亦不影響果蠅形成長期記憶，但同樣實驗若在左右兩側的兩個DAL神經元進行，果蠅就會忘記昨日的學習經驗。

清大的研究團隊也發現，DAL神經元內至少有兩組與長期記憶相關的基因──「CaMKII」與「period」，會在果蠅每一次的間隔式學習中被活化，顯見這兩個神經細胞確實影響長期記憶的形成。

清大腦科學中心主任江安世認為，長期記憶的形成，或許遠比過去人類想像的複雜神經網絡簡單，很可能只要十幾個腦細胞就足以調控。

「我們預計再花兩、三年的時間，把所有影響果蠅長期記憶的關鍵腦細胞都找出來。」

他說，過去人類面對阿茲海默症、帕金森氏症及亨丁頓舞蹈症等神經性疾病時，只能被動以藥物延緩惡化，但透過這些研究成果，未來科學與醫學界將有機會研發更有療效的小分子藥物。

此外，他們也發現，曾在學習中適度休息的果蠅，會比不間斷訓練的對照組記憶效果佳，恰恰與人類的經驗法則不謀而合。

「不管是果蠅或人類，過度疲累都有損學習記憶的效能，所以家長千萬不要逼著孩子長時間坐著溫書，以免得到反效果，」江安世笑說。

「就在如針尖大小的地方，有十萬個天使踏足其上，翩翩飛舞。」這是神經遺傳學開創者西摩爾．班澤對果蠅腦細胞的讚嘆。透過拆解十萬個天使的魔法，人類大腦運作的秘密也呼之欲出。