時光飛逝，人已半百，當夜深人靜，往事如電影般的一幕幕湧上心頭，依稀記得幼兒園的下午茶時光，口中咀嚼著美味的牛奶與餅乾，卻不記得同時觀看卡通的內容，儘管費力思索也是徒勞無果，更有勝者，幼兒園前的記憶是一片空白。
然而這並非發生在筆者身上的獨立事件，Dr. Thomas Insel 在 2013 年擔任美國國立精神衛生研究院主任時的部落格，曾這樣描述：「我的四歲孫子有近似照相機般的記憶，包括對一年前的郊遊，六個月前見到的人，以及幾個星期前所讀的書的種種細節。然而這些即將消失…當他十八歲時，他兒時所擁有的自傳式及情節記憶將消失殆盡」1。
佛洛伊德稱此特殊現象為「嬰兒經驗失憶（infantile amnesia）」（圖一）。關於此現象的成因有不少假說，其中一種說法是幼兒時期的大腦雖具有功能性，仍在發育中，大致要到成年後，功能完整的大腦才會逐漸成熟 2。過往在哺乳類動物的研究，發現在新生幼鼠的大腦，發生著大規模的神經元軸突修剪及在海馬迴仍源源不斷產生新的記憶神經元，這些研究說明了大腦發育至成熟經歷著劇烈的變化。
▲圖一：佛洛伊德稱此特殊現象為「嬰兒經驗失憶（infantile amnesia）」
相較於哺乳類大腦的變化，昆蟲神經系統在發育過程中的變化，更是有過之而無不及。以果蠅為例，神經元是由神經元幹細胞的分裂，在胚胎及後胚胎兩個時期產生 3。神經元幹細胞在胚胎時期所產生的神經元，在幼蟲期先組成具有功能性的神經系統，以便幼蟲能覓食，躲避敵人來繼續成長茁壯。大部分神經元幹細胞在胚胎後期，會進入休眠狀態，直到幼蟲初期才逐漸甦醒，緊接分裂產生比胚胎時期更多的神經元，然而這幼蟲期開始產生的神經元，在此時期並不具備功能性。直到進入成蛹期，幼蟲的神經系統會開始裂解，而那些在幼蟲期有功能的神經元將有兩種命運，有些會進行細胞凋零（apoptosis），或稱計劃性細胞死亡（programmed cell death），另一些則是進行重塑（remodeling），並轉化為成蟲所需的神經元。這些重塑後的神經元，再與幼蟲期開始產生的神經元，一起建構成蟲時期的神經系統。
上面所述的果蠅神經系統，在成蛹時期可說是如火如荼的進行著翻天覆地的變化，而此變化可由學習記憶中心的神經元充分展現（圖二）。成蟲果蠅學習記憶中心有三種內生型神經元，名為 γ、α’／β’及 α／β 神經元，它們在發育過程中依序產生 4。 γ 及 α’／β’神經元在成蛹期前已產生，而 α／β 神經元則主要在成蛹期產生，其中 γ 神經元是唯一在幼蟲時期具有功能性的記憶神經元。而學習記憶中心的外觀，也由幼蟲期似 L 型的雙柱轉變為成蟲的類手掌型的五分柱，此形態上的轉型來自 γ、α’／β’及 α／β 三種神經元的變化。
▲圖二：果蠅神經系統在成蛹時期經歷翻天覆地的變化。
第一， γ 神經元進行了重塑，將幼蟲期原有的軸突進行修剪，再長出成蟲特有形態的軸突，與此過程相關的研究已被大量報導，而筆者及研究團隊去年亦發表了一篇關於 γ 神經元在此重塑過程，如何先進入反分化，再重新分化成為成蟲特有的 γ 記憶神經元。（請詳〈果蠅學習記憶中心重建三部曲之一：浴火鳳凰重生之路〉） 5。
第二， α’／β’與 α／β 神經元的軸突，在成蛹期會進行分離，這動作除了讓 α’／β’與 α／β 神經元擁有了各自的軸突柱狀物，並藉此在學習記憶中心，建構區分不同內生型記憶神經元與其它神經元的特有連結區域（其中的分子機制，即將在〈果蠅學習記憶中心重建三部曲之二：報告班長，彎不彎有關係〉闡述）。
最後， α／β 神經元的產生與學習記憶中心的重建，同時在成蛹期發生， α／β 神經元是如何與已經存在的 γ 及 α’／β’神經元做出區分呢？過往研究已知， γ 及 α’／β’神經元的命運特化是由不同的轉錄因子所調控，而 α／β 神經元的命運特化一直沒有找到專一的轉錄因子來調控，故 α／β 神經元被認為只是當無法形成 γ 及 α’／β’神經元時的預設命運。
然而 α／β 神經元的身分確認，是否真不像另兩種兄弟姊妹 γ 及 α’／β’神經元，有屬於自己的轉錄因子來調控？此問題將留待未來進一步探索（敬請期待〈果蠅學習記憶中心重建三部曲之三：寶貝，你的到來不是意外〉）。
文獻：
- Rudenko, A. & Tsai, L. H. The hippocampus grows up. Nat Neurosci 19, 1190-1191, doi:10.1038/nn.4368 (2016).
- Josselyn, S. A. & Frankland, P. W. Infantile amnesia: a neurogenic hypothesis. Learn Mem 19, 423-433, doi:10.1101/lm.021311.110 (2012).
- Maurange, C. & Gould, A. P. Brainy but not too brainy: starting and stopping neuroblast divisions in Drosophila. Trends Neurosci 28, 30-36, doi:10.1016/j.tins.2004.10.009 (2005).
- Lee, T., Lee, A. & Luo, L. Development of the Drosophila mushroom bodies: sequential generation of three distinct types of neurons from a neuroblast. Development 126, 4065-4076 (1999).
- Lai, Y. W. et al. Hormone-controlled changes in the differentiation state of post-mitotic neurons. Curr Biol 32, 2341-2348 e2343, doi:10.1016/j.cub.2022.04.027 (2022).