神经科学家确定一个有助于大脑记录新位置的回忆的电路

神经科学家确定一个有助于大脑记录新位置的回忆的电路
这幅图像显示了蓝斑轨迹,它驱动海马体的神经元回路,并使新的上下文记忆成为可能。红色染色显示去甲肾上腺素转运体(NET)阳性细胞,显示蓝斑。绿色染色显示腺相关病毒(adeno-associated virus, AAV)介导的光敏感抑制性视蛋白、古视紫质(archaerhodopsin, Arch)的表达。蓝色的染色显示了脑干的所有细胞。资料来源:利内川实验室的Akiko Wagatsuma

当您进入房间时,您的大脑被感觉信息轰炸。如果房间是您熟悉的地方,这些信息的大多数已经存储在长期内存中。但是,如果房间对你不熟悉,你的大脑几乎立即创造了一个新的记忆。

麻省理工学院的神经科学家现在已经发现了这是如何发生的。脑干的一个小区域,被称为这个活动触发了大量多巴胺的释放,进入海马体的某个区域来储存新的地点。

利内川进说:“我们有一种非凡的能力,可以记住在一个全新环境中经历过的某些特定特征,这种能力对于我们适应不断变化的世界至关重要。”皮考尔生物学和神经科学教授、皮考尔学习与记忆研究所(Picower Institute for Learning and Memory)理研-麻省理工学院神经电路遗传学中心(RIKEN-MIT Center for Neural Circuit Genetics)主任。

“本研究开启了一个令人兴奋的研究途径,进入了行为相关的刺激特异性编码的电路机制该研究的资深作者利内川补充道。

前麻省理工学院研究科学家Akiko Wagatsuma是该研究的主要作者,它出现在美国国家科学院院刊12月25日那一周

新的地方

在大约15年前发表的一项研究中,Tonegawa的实验室发现称为CA3的海马的一部分负责形成新颖环境的回忆。他们假设CA3在遇到新的地方时,CA3从大脑的另一部分接收信号,刺激记忆形成。

他们认为这种信号通过称为神经调节剂的化学物质来携带,其影响神经元活性。CA3从轨迹库勒勒斯(LC)的接受神经调节剂和称为的区域(VTA),这是大脑奖励电路的关键部分。研究人员决定专注于LC,因为它已被广泛地向CA3投入到CA3,并在许多其他功能中响应新颖性。

LC响应一个感觉输入阵列,包括视觉信息以及声音和气味,然后向其他大脑区域发送信息,包括CA3。要揭示LC-CA3通信的作用,研究人员转基因小鼠使他们可以阻止通过在形成连接的神经元上闪亮光线之间的那些区域。

为了测试小鼠形成新记忆的能力,研究人员将小鼠放在一个大型开放空间中,他们以前从未见过。第二天,他们再次将它们放在同一个空间中。LC-CA3连接没有中断的小鼠花在第二天探索空间的时间较少,因为环境已经熟悉了。然而,当研究人员在第一次接触到空间期间干扰LC-CA3连接时,小鼠在第二天探讨了该地区,就像第一天一样。这表明他们无法形成新环境的记忆。

LC似乎通过将神经调节剂多巴胺释放到Ca3区域中来发挥这种效果,因为已知LC是对海马的Norepinephrine的主要来源。研究人员认为,这种多巴胺的涌入有助于提高CA3加强突触的能力,并形成新位置的记忆。

他们发现其他类型的内存不需要这种机制,例如可怕事件的记忆,但似乎是对新环境的记忆特定的。LC和CA3之间的连接对于在CA3中形成长期空间记忆是必需的。

“成功的选择性长期以来一直是难题,“爱丁堡大学教授Richard Morris说,他没有参与研究。”这项研究有很长的路要识别这个过程的大脑机制。轨迹库埃勒斯和CA3之间的途径中的活动在新颖性期间最强烈地发生,似乎活动似乎修复了日常经历的陈述,帮助注册和保留正在发生的事情以及我们已经在哪里。“

选择记住

研究人员说,这种机制很可能是为了帮助动物生存而进化的,使它们能够记住新的环境,而不浪费脑力去记录已经熟悉的地方。

“当我们接触到感官信息时,我们无意识地选择要记住的内容。对于动物的生存,某些事情是要记住的,还有其他事情,熟悉的东西,可能会被遗忘,”韦特曼说。

尚不清楚的是,委员会如何认识到一个新的环境。研究人员假设,大脑的某些部分能够将新环境与存储的记忆或对新环境的期望进行比较,但还需要更多的研究来探索这是如何发生的。

“这是下一个大问题,”利内川说。“希望新技术能帮助解决这个问题。”


进一步探索

我们如何回忆过去:神经科学家发现一个致力于检索存储器的大脑电路

更多信息:Akiko Wagatsuma等。海马体CA3的蓝斑输入驱动新情境的单次试验学习,美国国家科学院院刊(2017)。DOI: 10.1073 / pnas.1714082115
由...提供麻省理工学院

这个故事被重新发布由麻省理工学院新闻(web.mit.edu/newsoffice/),一个受到麻省理工学院研究,创新和教学的新闻的热门网站。

引用:神经科学家发现了一个有助于大脑记录新位置记忆的电路(2017年12月27日),2021年4月24日从//www.puressens.com/news/2017-12-neuroscientists-circuit-brain-memories.html检索
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