空間記憶的記憶可塑性和記憶維持能力之間的權衡

動物在面對外在環境的改變所造成的生存壓力時,能夠利用認知的可塑性針對新環境做出認知以及行為上的改變,是能否適應環境的相當重要的一環,一般傳統而言,認知可塑性較強的物種被認為其適應力較強,在生存及繁殖上具有優勢。但是不少實驗的結果都表示,無論是不同物種間還是同一物種,記憶可塑性較強的個體其記憶的維持能力則相對較弱,作者認為這兩種要素之間或許存在著相互權衡的關係。

觀察有著儲存食物習性的動物可以看到這種權衡的一些端倪,以前人實驗所用的黑頭山雀(black-capped chickadees, Poecile atricapillus)為例,讓牠與沒有儲存習性的暗眼燈草鵐(darkeyed juncos, Junco hyemalis)進行逆轉學習作業(reversal learning task)的比較,其結果可以發現擁有較強記憶維持能力的黑頭山雀,較難以接收並學習新的環境變化及記憶,反之亦然,作者認為較舊的記憶或許成為了接收新記憶的一種干擾。而另一個物種北美白眉山雀(mountain chickadees, Poecile gambeli)也表現出類似的結果,相對於棲息於低海拔的個體,位於高海拔的北美白眉山雀具有較強記憶維持能力,而接收新記憶的能力則較差。

在有限的大腦容量下,具有較強的記憶維持能力勢必得付出一些代價,如同前面所述,較強的記憶維持能力所累積的記憶或許成為了接收新記憶的干擾(這裡所指的干擾為心理學針對在提取記憶時,不同記憶間互相抑制造成干擾,其中被分類為順攝干擾(proactive interference)此一種類,意即先前的記憶對後來學習的記憶所造成的干擾),如此便能一定程度解釋記憶可塑性和記憶維持能力之間的權衡關係。

在這個權衡關係之中,以神經新生(neurogenesis)引發的遺忘或許扮演著重要的角色,利用海馬迴的神經新生促進神經迴路的重組,如此便能遺忘記憶並緩解順攝干擾的影響,使接收新記憶的能力變強,但相對的其記憶的維持能力也會下降。但實際的實驗資料卻與此種假說相反,同樣以有著儲存食物習性的動物為例,其海馬迴的神經新生的頻率較高,但牠同時也具有較好的空間記憶維持能力以及較強的順攝干擾,而記憶的可塑性則相對較差。作者認為其中應有另一個關鍵的要素,即為記憶的容量。

按照前面所述,有著儲存食物習性的動物需要較大的記憶容量,而具有較大的記憶容量其順攝干擾理應較強,但同時能在此種物種身上觀察到較高頻率的神經新生。作者認為如此在海馬迴發生的神經新生可能為抑制由於大容量記憶造成的順攝干擾其負面影響,同時藉由遺忘不相關的記憶不對記憶的維持能力造成影響,實際上的確能夠觀察到神經新生發生的時間點與儲藏食物的時間有所偏差,意即在儲藏的食物被回收後,即便為不相關的記憶而被淡忘。如同最剛開始所述,較強的認知可塑性為生存的優勢,動物演化出消除順攝干擾同時保留記憶維持能力的機制也是可以預期的,透過神經新生遺忘不相關的記憶或許就是這種機制的其中一環。

儘管如此,此假說依然沒有足夠的實驗支持,大部分對於記憶相關的研究資料都是來自模式生物,此假說仍然需要大量物種煎或是物種內關於記憶以及神經新生的資料以證實。


原始論文:Maria C. Tello-Ramos, Carrie L. Branch, Dovid Y. Kozlovsky, Angela M. Pitera, Vladimir V. Pravosudov, Spatial memory and cognitive flexibility trade-offs: to be or not to be flexible, that is the question, Animal Behaviour, 2018, March

撰稿:曾思喬

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