想知道你的大腦是如何形成記憶的嗎？

一項由哥倫比亞大學祖克曼研究所的科學家在《神經(jīng)元》雜志上發(fā)表的，對老鼠的新研究中，科學家們闡明了大腦是如何形成持久記憶的？

一、海馬體

大家或許都知道對記憶至關(guān)重要的是大腦中的海馬體，海馬體是大腦深處一個很小的海馬狀區(qū)域，是學習和記憶的重要中樞。它架起了跨越時間的橋梁，通俗點說就是連接了記憶中的每個聯(lián)系的點，使之形成持久聯(lián)系。這聽起來似乎很簡單，但實際上是一系列活動的復雜構(gòu)成，而隨著時間的推移，也有助于大腦學習關(guān)聯(lián)。

通過揭示關(guān)聯(lián)學習背后的潛在回路，這些發(fā)現(xiàn)為更好地理解焦慮、創(chuàng)傷和壓力相關(guān)疾病(如恐慌和創(chuàng)傷后應激障礙)奠定了基礎。

哥倫比亞大學Mortimer B. Zuckerman大腦行為研究所的研究員Attila Losonczy博士說：“我們知道海馬體在學習的過程中是很重要的，這種學習包括將兩個相隔10到30秒的事件聯(lián)系起來，通過對老鼠的研究，我們繪制出了大腦進行的復雜計算的圖譜，以便將時間上分離的不同事件聯(lián)系起來。”

在老鼠身上進行的實驗表明，海馬體的破壞會使老鼠在學習將兩個相隔幾十秒的事件聯(lián)系起來時遇到困難。“海馬體中的細胞保持一定程度的持續(xù)活動，以關(guān)聯(lián)這些事件，關(guān)閉這些細胞會擾亂學習。”哥倫比亞大學瓦杰洛斯外科醫(yī)生學院臨床精神病學助理教授艾哈邁德博士說。

為了驗證這一傳統(tǒng)觀點，研究人員讓老鼠接受兩種不同的刺激:一種是中性的聲音，接著是一小股令人不快的空氣。15秒的延遲將兩個事件分開?？茖W家們在幾次試驗中重復了這個實驗。隨著時間的推移，老鼠學會了將音調(diào)與即將到來的一陣風聯(lián)系起來。利用*的雙光子顯微鏡和功能性鈣成像技術(shù)，他們記錄了在每次試驗過程中，動物海馬中數(shù)千個神經(jīng)元(一種腦細胞)連續(xù)許多天的活動。

計算神經(jīng)學家Stefano Fusi博士說，“我們希望看到在15秒的間隙中持續(xù)的重復的、連續(xù)的神經(jīng)活動，這表明海馬體在起作用，將聽覺和空氣吹氣聯(lián)系起來。”“但當我們開始分析數(shù)據(jù)時，我們沒有看到這樣的活動。”

相反，記錄在15秒間隔期間的神經(jīng)活動是稀疏的。只有一小部分神經(jīng)元被激活，而且似乎是隨機的。這種零星的活動與大腦在其他學習和記憶任務中顯示的連續(xù)活動明顯不同。

研究人員在隨機性中發(fā)現(xiàn)了一種模式:一種心理計算的方式，似乎是一種非常有效的神經(jīng)元存儲信息的方式。神經(jīng)元并沒有持續(xù)地相互交流，而是通過在細胞間的連接(稱為突觸)中編碼信息來節(jié)省能量，而不是通過細胞的電活動。

二、記憶功能障礙探索

“從新陳代謝角度來說，這不是存儲信息的效方式，大腦似乎有一種更有效的方式來建立這個橋梁，我們懷疑這可能涉及改變突觸的強度。”弗西博士說。

除了幫助繪制與聯(lián)想學習有關(guān)的回路，這些發(fā)現(xiàn)還為更深入地探索與聯(lián)想記憶功能障礙有關(guān)的障礙提供了一個起點，比如恐慌和創(chuàng)傷后應激障礙。

哥倫比亞大學祖克曼研究所Losonczy實驗室成員艾哈邁德博士說：“雖然我們的研究沒有明確地模擬這兩種疾病的臨床癥狀，但它可以提供大量信息，例如，它可以幫助我們模擬當病人經(jīng)歷兩個事件之間的可怕關(guān)聯(lián)時，大腦可能發(fā)生的某些方面，而這兩個事件對其他人來說不會引起恐懼或恐慌。”