找到一个开关,告诉大脑什么时候学习,什么时候记忆

一个告诉大脑何时学习,何时记忆的开关
小鼠看到的虚拟现实环境。来源:Ruy Gómez-Ocádiz, Christoph Schmidt-Hieber,巴斯德研究所

记忆系统在学习和记忆之间交替。这两种功能由不同的神经回路控制。巴斯德研究所(institute t Pasteur)的科学家最近通过动物模型,在海马体中发现了一种神经信号,海马体是形成和回忆记忆的关键大脑区域,它使大脑能够在记忆和学习模式之间切换。研究结果发表在该杂志上自然通讯

在我们的生活中,我们的持续地记住我们在过去学到的信息,并用它来理解现在的世界。然而,我们也经常会遇到以前从未经历过的物体和事件,这时大脑就需要做好学习的准备。

我们大脑记忆系统的这两种基本功能,学习和记忆,似乎一直在相互竞争。巴斯德研究所空间导航和记忆神经电路实验室主任Christoph Schmidt-Hieber解释说:“大脑如何在这两个相反的过程中找到平衡是神经科学家长期以来一直关注的一个问题。”

Christoph Schmidt-Hieber的研究小组最近通过设计一个实验来解决这个问题,在这个实验中,老鼠探索虚拟现实环境,它们的大脑被记录下来。“我们意识到,研究大脑如何对新奇事物做出反应的主要障碍是物理现实本身,”实验室的博士生Ruy Gómez-Ocádiz解释说,他也是这项研究的第一作者。

一个告诉大脑何时学习,何时记忆的开关
小鼠海马齿状回的观察。细胞核染成蓝色(DAPI)。神经元的活动记录显示为绿色(充满生物素)。图像宽度~ 1毫米。图片来源:Ruy Gómez-Ocádiz, Christoph Schmidt-Hieber,巴斯德研究所,2022年;CC BY-NC-ND 4.0

在传统的实验中研究绝对的新奇对大脑的影响几乎是不可能的,因为人们需要立即改变动物所感知的一切。“我们可以很容易地克服这个问题,只要我们能在记录老鼠大脑的同时,把它‘传送’到一个新房间。这听起来像是但虚拟现实技术恰恰让我们做到了这一点,”Ruy继续说,Gómez-Ocádiz。

科学家们设计了一个在这个游戏中,老鼠学习探索一个虚拟的“世界”,当它们正确地遵循一个简单的游戏规则时,就会获得糖奖励。当老鼠玩电子游戏时,研究人员记录了海马体神经元的活动,海马体是形成和回忆记忆的关键大脑区域。

通过这种创新的方法,他们发现在动物被传送到一个新的虚拟世界的精确时刻,海马体中会出现一个电信号。这种信号是由颗粒细胞发出的,由新奇事物触发。它诱发了一种神经状态的转变达到一种学习的状态

科学家们与来自École normale supérieure, Université PSL和CNRS的物理学家合作,然后开发了一种这表明,这种新奇的信号是如何作为开关,使大脑根据环境中存在的信息在记忆和学习模式之间切换的。

“海马体中这种新奇信号的发现为理解大脑如何在新记忆的形成和熟悉记忆的回忆之间找到必要的平衡提供了令人兴奋的新线索,”克里斯托弗·施密特-希伯总结道。


进一步探索

对小鼠的研究揭示了大脑空间映射的分子机制

更多信息:Ruy Gómez-Ocádiz等人,海马体中新奇处理的突触信号,自然通讯(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 31775 - 6
期刊信息: 自然通讯

所提供的巴斯德研究所
引用:定位一个开关,告诉大脑何时学习,何时记忆(2022年,9月14日),2022年10月17日从//www.puressens.com/news/2022-09-brain.html检索
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