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强大的记忆是由一组同时工作的神经元编码的

导读 为什么你能记住多年未见的儿时好友的名字,却很容易忘记刚认识的人的名字?换句话说,为什么有些记忆保持稳定几十年,而有些记忆几分钟就消

为什么你能记住多年未见的儿时好友的名字,却很容易忘记刚认识的人的名字?换句话说,为什么有些记忆保持稳定几十年,而有些记忆几分钟就消失了?

利用小鼠模型,加州理工学院的研究人员现在已经确定,强大而稳定的记忆是由神经元“团队”编码的,所有神经元同步发射,提供冗余,这样这些记忆就可以持续存在。这项研究有助于了解脑损伤后对记忆的可能影响,如中风或阿尔茨海默病。

这项工作是在生物研究教授卡洛斯路易斯的实验室完成的,并于8月23日发表在《科学》杂志上。露易丝还是加州理工学院天桥和陈神经科学研究所的兼职教师。

在博士后学者沃尔特冈萨雷斯的带领下,该团队进行了一项测试,检查老鼠的神经活动,并学习和记忆一个新的地方。在测试中,老鼠被放在一个直的外壳里,大约5英尺长,有白色的墙。在墙的不同位置标记独特的符号——例如,最右边的粗加号和中心附近的斜角。将糖水(老鼠疗法)放在赛道的两端。在研究老鼠时,研究人员测量了编码位置已知的老鼠海马体(形成新记忆的大脑区域)中特定神经元的活动。

当动物第一次被放入轨道时,它不知道该做什么,四处游荡,直到遇到糖水。在这些情况下,当鼠标注意到墙上的符号时,单个神经元就会被激活。然而,通过在赛道上的多次经历,老鼠开始熟悉并记住糖的位置。随着鼠标越来越熟悉,越来越多的神经元通过查看墙上的每个符号同步激活。基本上,鼠标是在识别每个独特符号的位置。

为了研究记忆是如何逐渐消失的,研究人员随后将这些老鼠从轨道上扣留了20天。当这一次休息后回到赛道时,由更多神经元编码的强记忆老鼠很快记住了这个任务。虽然有些神经元表现出不同的活动,但在分析一大群神经元的活动时,小鼠对这一轨迹的记忆是清晰可辨的。换句话说,使用神经元群可以使大脑冗余,即使一些原始神经元沉默或受损,也能回忆起记忆。

冈萨雷斯解释说:“想象一下,你有一个漫长而复杂的故事。为了挽救这个故事,你可以告诉你的五个朋友,然后偶尔和他们聚在一起复述故事,互相帮助。填写个人忘记的任何空白。另外,每次复述一个故事,都可以带新朋友来学习,这样有助于保存故事,强化记忆。同样,你自己的神经元也会互相帮助,对记忆进行编码,这种记忆将永远持续下去。”

记忆对人类行为至关重要,任何对记忆的破坏都会严重影响我们的日常生活。记忆丧失作为正常衰老的一部分,可能是老年人的主要障碍。此外,几种疾病导致的记忆丧失,尤其是阿尔茨海默病,会带来毁灭性的后果,并会干扰最基本的做法,包括识别亲属或记住回家的路。这项工作表明,随着年龄的增长,记忆可能会消失得更快,因为记忆是由更少的神经元编码的,如果这些神经元中的任何一个出现故障,记忆就会丢失。研究表明,有一天,设计一种可以促进更多神经元募集来编码记忆的治疗方法,可以帮助防止记忆丧失。

“多年来,人们已经知道,你练习的动作越多,以后记住它们的机会就越大,”路易斯说。“我们现在认为这是可能的,因为你练习动作越多,编码动作的神经元就越多。传统的记忆储存理论认为,要使记忆更加稳定,就必须加强与单个神经元的关系。我们的结果表明,增加编码相同记忆的神经元数量可以使记忆持续更长时间。”

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