長庚大學校訊

生化分生科 吳嘉霖教授

我們的大腦每天都在經歷無數新資訊並產生各種記憶，究竟哪些記憶會被保留？哪些會被遺忘？長庚大學醫學院吳嘉霖教授研究團隊，透過果蠅尋水記憶研究發現，大腦是根據資訊的重要性，決定留下或刪除哪一部分的記憶。這項創新且有趣的研究成果近日刊登於國際頂尖期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS），讓台灣研究再次躍上國際。

這項研究的創新性和突破性，獲得《PNAS》編輯的高度評價。吳教授特別感謝「長庚大學創新先導計畫」的支持，讓團隊能大膽嘗試原創性研究，並最終將成果推向國際。這項研究揭示了果蠅大腦如何有效管理記憶的策略，也為我們理解人類大腦記憶的運作提供了新視角。

論文全文請詳見PNAS官網：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422028122

W. Lee, M. Chiang, Y. Chao, Y. Wang, Y. Chen, Y. Lin, S. Jenq, J. Lu, T. Fu, J. Liang, K. Yang, L. Chang, T. Wu, & C. Wu, Dynamics of two distinct memory interactions during water seeking in Drosophila, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (16) e2422028122, https://doi.org/10.1073/pnas.2422028122 (2025).

果蠅如何記住「濕」與「水」？

當你口渴時，你的腦袋會幫你記住哪裡可能有水喝。果蠅也有「求水」的本能，吳嘉霖教授研究團隊以「口渴的果蠅」為實驗對象，設計了一個創新的學習方式。首先，讓果蠅學習將特定氣味與98％濕空氣聯結起來，形成「濕氣記憶」；接著，再讓牠們學習將氣味與喝水聯結起來，形成「水記憶」。

原來果蠅會選擇性遺忘！水記憶會「趕走」濕氣記憶

研究發現，這兩種記憶分別由果蠅腦中不同的神經迴路負責，且兩者會互相干擾。當果蠅建立起水記憶後，濕氣記憶就會被大腦快速遺忘。這個現象讓研究團隊感到非常驚訝，進一步分析發現，當果蠅喝到水時，大腦中的PAM-γ4多巴胺神經元會被活化，不僅會促進水記憶的形成，還會主動抑制濕氣記憶，造成濕氣記憶的遺忘。果蠅的大腦不能同時保有「水記憶」和「濕氣記憶」，彷彿牠的大腦有個資源管家，不斷調節腦力與能量。

吳教授表示，這種記憶管理機制可能是果蠅的一種生存策略。在野外，高濕氣通常是水源的線索，但如果口渴果蠅循著濕氣的記憶尋找水，最終卻無法找到水源並解渴，那麼這段記憶對牠的生存來說毫無意義，甚至有可能危害生命。

果蠅的腦袋其實超「省電」

為什麼果蠅要忘記濕氣記憶呢？吳教授推論，這是果蠅為了節省大腦的「記憶空間」，選擇性刪除這段無效的濕氣記憶，而保留真正有助於生存的水記憶。更有趣的是，研究發現，如果抑制PAM-γ4神經元的活性，濕氣記憶就不會快速遺忘，這表明，大腦是有能力主動管理記憶的保留與刪除。

為了更直觀理解果蠅大腦的運作，研究團隊還與長庚大學資訊工程學系趙一平副教授合作，運用高解析顯影的顯微鏡、可即時觀察測量神經元的先進影像技術，記錄果蠅大腦學習、記憶與遺忘時的神經活動，並將這些動態數據轉化為可視化的頻譜圖。這些圖像不僅展示了記憶形成與消失的過程，還幫助研究人員更精確地比較不同實驗條件下的結果。

人類也有類似的記憶干擾現象？

記住一件事其實很耗能，對小小的果蠅來說，能夠喝到水、解渴才是最重要的事情。所以如果牠已經喝到水，根本沒有必要去記住濕氣的訊號，這是在浪費寶貴的大腦資源，「刪除舊記憶」的本能也就能夠理解。另一方面，如果是先學習到「水記憶」，其實就不必記住喝不到水的濕氣記憶。研究人員確實也發現，無論果蠅先學習還是後學習「水記憶」，都會抑制濕氣記憶的存在。

果蠅用最少的腦能量處理最重要的訊息，這讓研究人員重新思考人類記憶的運作。心理學中有著「記憶干擾」理論，就像我們在考試前背歷史，結果之後卻忘了之前學的地理；但也有反過來的例子，新學到的記憶會受到舊記憶的干擾。由此來看果蠅的「濕氣vs水」記憶互相干擾，可以推測是果蠅求生存的一種「大腦優化策略」，我們的大腦或許也有類似的機制，值得未來進一步探究。

小小果蠅的腦洞大開

果蠅的小小腦袋能選擇記住有價值的訊息，丟棄不再重要的線索，讓牠們在乾渴的世界裡，準確地找到生存關鍵的水資源。吳嘉霖教授團隊透過果蠅的解渴行動，讓我們看到大腦能夠如何精心安排記憶，以及遺忘不再重要的資訊，更進一步認識果蠅腦內的秘密。