大脑是如何建立地点记忆的
Tübingen神经科学家成功地激活了老鼠体内休眠的记忆细胞。通过对海马体中先前不活跃的细胞使用微弱的电脉冲,研究人员诱导这些细胞识别出第一次施加脉冲的确切位置。在啮齿类动物和人类中,海马体是负责记忆的大脑区域。因此,Tübingen大学的Werner Reichardt综合神经科学中心(CIN)的研究人员的这项新研究为记忆是如何在我们的大脑中形成的问题提供了深入的见解。他们的研究结果发表在当代生物学.
记忆是我们大脑最重要的功能之一。它不仅使我们能够向子孙后代讲述我们年轻时的丰功伟绩;它是许多日常程序所必需的。每当我们体验到新事物时,我们的记忆就会立即持续活跃起来。例如,我们只和某人见过一面,几小时或几天后我们仍然能认出他们。甚至当我们第一次去某个地方——例如,百货公司的香水区,某幢大楼的某间办公室,或饭店的厕所——我们通常都能毫不费力地找到通往出口的路。
所以我们的记忆不仅时刻保持警觉,而且还能很快地建立起新的回忆——通常是在第一次互动时。的原因记忆的形成是不是每个人,每个地方——可能还有很多其他的概念——都有个体记忆细胞是专门分配给那个内存的。这些神经元的一种亚型叫做颗粒细胞位于海马体中,一个位于大脑中央的区域。每当像“我的客厅”或“安格拉·默克尔”这样的记忆概念被激活时——例如走进客厅或看到德国总理的照片——与该记忆相关的少量颗粒细胞就会以放电的形式被激活。然而,绝大多数剩下的神经元仍处于休眠状态。
到目前为止,人们还不清楚如何将单个颗粒细胞分配给特定的记忆。“沉默的”颗粒细胞是否能在特定环境下被激活的问题被证明是特别有趣的。由Andrea Burgalossi博士领导的Tübingen研究小组的工作假设是,接收电脉冲的颗粒细胞可以“不沉默”,从而成为记忆细胞。为了证实他们的假设,他们将头发般细的微电极插入到大鼠的齿状回(海马体中负责空间和位置记忆的区域),让它们发送微弱的信号电脉冲到单个颗粒细胞。
大鼠被允许探索一个简单的迷宫,在迷宫中的特定位置,通过微电极用微弱的电脉冲(在纳安培范围内)刺激单个颗粒细胞。同样的电极使研究人员能够测量受刺激细胞的后续活性。结果是:当大鼠到达迷宫中最初施加脉冲的同一点时,受刺激的颗粒细胞就会自发放电。因此,电脉冲诱导单个颗粒细胞形成了位置记忆。
此外,Burgalossi博士和他的团队发现,脉冲的持续时间和时间模式起着很大的作用。当脉冲遵循大脑的自然节律时,形成了更持久的地点记忆,这种节律是一种周期性的电势增减,大约每秒发生4到12次。另一项发现也同样重要:刚接触迷宫的大鼠对诱发的地点记忆的反应要比事先在迷宫里跑过的大鼠强烈得多。显然,当大脑接触到新信息时,记忆细胞更容易被激活。
这些关于记忆形成的新见解揭示了人类大脑最重要的功能之一。尽管在像这样的基本发现能为治疗脑部疾病提供新策略之前还有很多工作要做内存形成(如阿尔茨海默氏病、帕金森病、痴呆),它们代表了这一过程中不可或缺的第一步。
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