想知道你的大腦是如何形成記憶的嗎？

一項(xiàng)由哥倫比亞大學(xué)祖克曼研究所的科學(xué)家在《神經(jīng)元》雜志上發(fā)表的，對(duì)老鼠的新研究中，科學(xué)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(duì)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(gè)很小的海馬狀區(qū)域，是學(xué)習(xí)和記憶的重要中樞。它架起了跨越時(shí)間的橋梁，通俗點(diǎn)說(shuō)就是連接了記憶中的每個(gè)聯(lián)系的點(diǎn)，使之形成持久聯(lián)系。這聽(tīng)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上是一系列活動(dòng)的復(fù)雜構(gòu)成，而隨著時(shí)間的推移，也有助于大腦學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)。

通過(guò)揭示關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)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(yīng)激障礙)奠定了基礎(chǔ)。

哥倫比亞大學(xué)Mortimer B. Zuckerman大腦行為研究所的研究員Attila Losonczy博士說(shuō)：“我們知道海馬體在學(xué)習(xí)的過(guò)程中是很重要的，這種學(xué)習(xí)包括將兩個(gè)相隔10到30秒的事件聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)對(duì)老鼠的研究，我們繪制出了大腦進(jìn)行的復(fù)雜計(jì)算的圖譜，以便將時(shí)間上分離的不同事件聯(lián)系起來(lái)。”

在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，海馬體的破壞會(huì)使老鼠在學(xué)習(xí)將兩個(gè)相隔幾十秒的事件聯(lián)系起來(lái)時(shí)遇到困難。“海馬體中的細(xì)胞保持一定程度的持續(xù)活動(dòng)，以關(guān)聯(lián)這些事件，關(guān)閉這些細(xì)胞會(huì)擾亂學(xué)習(xí)。”哥倫比亞大學(xué)瓦杰洛斯外科醫(yī)生學(xué)院臨床精神病學(xué)助理教授艾哈邁德博士說(shuō)。

為了驗(yàn)證這一傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)，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(gè)事件分開(kāi)。科學(xué)家們?cè)趲状卧囼?yàn)中重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。隨著時(shí)間的推移，老鼠學(xué)會(huì)了將音調(diào)與即將到來(lái)的一陣風(fēng)聯(lián)系起來(lái)。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(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物海馬中數(shù)千個(gè)神經(jīng)元(一種腦細(xì)胞)連續(xù)許多天的活動(dòng)。

計(jì)算神經(jīng)學(xué)家Stefano Fusi博士說(shuō)，“我們希望看到在15秒的間隙中持續(xù)的重復(fù)的、連續(xù)的神經(jīng)活動(dòng)，這表明海馬體在起作用，將聽(tīng)覺(jué)和空氣吹氣聯(lián)系起來(lái)。”“但當(dāng)我們開(kāi)始分析數(shù)據(jù)時(shí)，我們沒(méi)有看到這樣的活動(dòng)。”

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

研究人員在隨機(jī)性中發(fā)現(xiàn)了一種模式:一種心理計(jì)算的方式，似乎是一種非常有效的神經(jīng)元存儲(chǔ)信息的方式。神經(jīng)元并沒(méi)有持續(xù)地相互交流，而是通過(guò)在細(xì)胞間的連接(稱(chēng)為突觸)中編碼信息來(lái)節(jié)省能量，而不是通過(guò)細(xì)胞的電活動(dòng)。

二、記憶功能障礙探索

“從新陳代謝角度來(lái)說(shuō)，這不是存儲(chǔ)信息的效方式，大腦似乎有一種更有效的方式來(lái)建立這個(gè)橋梁，我們懷疑這可能涉及改變突觸的強(qiáng)度。”弗西博士說(shuō)。

除了幫助繪制與聯(lián)想學(xué)習(xí)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(gè)起點(diǎn)，比如恐慌和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙。

哥倫比亞大學(xué)祖克曼研究所Losonczy實(shí)驗(yàn)室成員艾哈邁德博士說(shuō)：“雖然我們的研究沒(méi)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(dāng)病人經(jīng)歷兩個(gè)事件之間的可怕關(guān)聯(lián)時(shí)，大腦可能發(fā)生的某些方面，而這兩個(gè)事件對(duì)其他人來(lái)說(shuō)不會(huì)引起恐懼或恐慌。”