為什么你能記住多年未見的兒時好友的名字,卻很容易忘記剛認識的人的名字?換句話說,為什么有些記憶保持穩(wěn)定幾十年,而有些記憶幾分鐘就消失了?
利用小鼠模型,加州理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)確定,強大而穩(wěn)定的記憶是由神經(jīng)元“團隊”編碼的,所有神經(jīng)元同步發(fā)射,提供冗余,這樣這些記憶就可以持續(xù)存在。這項研究有助于了解腦損傷后對記憶的可能影響,如中風(fēng)或阿爾茨海默病。
這項工作是在生物研究教授卡洛斯路易斯的實驗室完成的,并于8月23日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。露易絲還是加州理工學(xué)院天橋和陳神經(jīng)科學(xué)研究所的兼職教師。
在博士后學(xué)者沃爾特岡薩雷斯的帶領(lǐng)下,該團隊進行了一項測試,檢查老鼠的神經(jīng)活動,并學(xué)習(xí)和記憶一個新的地方。在測試中,老鼠被放在一個直的外殼里,大約5英尺長,有白色的墻。在墻的不同位置標(biāo)記獨特的符號——例如,最右邊的粗加號和中心附近的斜角。將糖水(老鼠療法)放在賽道的兩端。在研究老鼠時,研究人員測量了編碼位置已知的老鼠海馬體(形成新記憶的大腦區(qū)域)中特定神經(jīng)元的活動。
當(dāng)動物第一次被放入軌道時,它不知道該做什么,四處游蕩,直到遇到糖水。在這些情況下,當(dāng)鼠標(biāo)注意到墻上的符號時,單個神經(jīng)元就會被激活。然而,通過在賽道上的多次經(jīng)歷,老鼠開始熟悉并記住糖的位置。隨著鼠標(biāo)越來越熟悉,越來越多的神經(jīng)元通過查看墻上的每個符號同步激活?;旧希髽?biāo)是在識別每個獨特符號的位置。
為了研究記憶是如何逐漸消失的,研究人員隨后將這些老鼠從軌道上扣留了20天。當(dāng)這一次休息后回到賽道時,由更多神經(jīng)元編碼的強記憶老鼠很快記住了這個任務(wù)。雖然有些神經(jīng)元表現(xiàn)出不同的活動,但在分析一大群神經(jīng)元的活動時,小鼠對這一軌跡的記憶是清晰可辨的。換句話說,使用神經(jīng)元群可以使大腦冗余,即使一些原始神經(jīng)元沉默或受損,也能回憶起記憶。
岡薩雷斯解釋說:“想象一下,你有一個漫長而復(fù)雜的故事。為了挽救這個故事,你可以告訴你的五個朋友,然后偶爾和他們聚在一起復(fù)述故事,互相幫助。填寫個人忘記的任何空白。另外,每次復(fù)述一個故事,都可以帶新朋友來學(xué)習(xí),這樣有助于保存故事,強化記憶。同樣,你自己的神經(jīng)元也會互相幫助,對記憶進行編碼,這種記憶將永遠持續(xù)下去?!?
記憶對人類行為至關(guān)重要,任何對記憶的破壞都會嚴(yán)重影響我們的日常生活。記憶喪失作為正常衰老的一部分,可能是老年人的主要障礙。此外,幾種疾病導(dǎo)致的記憶喪失,尤其是阿爾茨海默病,會帶來毀滅性的后果,并會干擾最基本的做法,包括識別親屬或記住回家的路。這項工作表明,隨著年齡的增長,記憶可能會消失得更快,因為記憶是由更少的神經(jīng)元編碼的,如果這些神經(jīng)元中的任何一個出現(xiàn)故障,記憶就會丟失。研究表明,有一天,設(shè)計一種可以促進更多神經(jīng)元募集來編碼記憶的治療方法,可以幫助防止記憶喪失。
“多年來,人們已經(jīng)知道,你練習(xí)的動作越多,以后記住它們的機會就越大,”路易斯說。“我們現(xiàn)在認為這是可能的,因為你練習(xí)動作越多,編碼動作的神經(jīng)元就越多。傳統(tǒng)的記憶儲存理論認為,要使記憶更加穩(wěn)定,就必須加強與單個神經(jīng)元的關(guān)系。我們的結(jié)果表明,增加編碼相同記憶的神經(jīng)元數(shù)量可以使記憶持續(xù)更長時間?!?
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