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作者:何静 来源:亚洲彩票代理科学报 发布时间:2020/3/6 14:10:59
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过目不忘不神秘
科学家揭示大脑在工作记忆中存储信息的神经机制

 

 (A1-A2) 一个生活中需要调用工作记忆功能的例子和相关的科学问题(A3)(B)存在争论的两种工作记忆信息存储机制。(C)头部固定的小鼠行为训练装置(D)一个基于嗅觉刺激的工作记忆行为范式

“过目不忘”是很多学霸具备的一种能力。亚洲彩票代理科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室李澄宇研究团队对这种能力背后的神经机制进行了研究,揭开了大脑存储信息的神秘面纱。相关论文3月5日在线发表于《神经元》。

亚洲彩票代理 研究认为“工作记忆”,是一种用“秒”来衡量的短时记忆,就像电脑里的“缓存”。工作记忆不仅是人们日常生活的基本需求,更是人类独有的高级认知功能的基础,比如阅读,思考,语言的学习等等。

亚洲彩票代理 “过目不忘”是一种超强的记忆能力,在李澄宇看来,这是通过工作记忆,瞬间“缓存“,从而达到的长时程记忆效果。那么,大脑是如何在工作记忆中存储信息的呢?

以往研究认为存在两种可能的神经机制,一种是持续性编码,另一种是瞬时性编码。前者认为大脑只需要通过少量的神经元持续性放电就可以存储信息,而后者认为大脑更倾向于调用大量的神经元、在单个细胞水平通过瞬时性放电来存储信息。但是,目前尚没有研究直接比较这两种信息编码方式与工作记忆行为调控的对应关系。两种工作记忆信息存储机制谁是主导,尚存在争论。

研究人员综合应用行为学、光遗传、电生理等手段对这一问题展开了深入研究。

首先,利用头部固定的小鼠成功地开发了一个基于嗅觉刺激的工作记忆行为范式和一套高效稳定的行为训练系统。随后用反证法,通过下调或者上调小鼠的行为水平,进而监测瞬时性和持续性神经元发生变化的情况。实验结果表明,与小鼠执行工作记忆的行为表现水平有更紧密的关联的是瞬时性神经元,而非持续性神经元。“就是说,瞬时性编码的神经机制更有可能负责在工作记忆中存储信息。“

为了进一步验证这一结论,研究人员在工作记忆的过程中,加入不同的干扰性刺激,以监测瞬时性和持续性神经元与小鼠抵抗外部干扰刺激能力的关联性。结果显示,瞬时性神经元可以用于抵抗外部干扰性刺激,以保证大脑准确地存储任务相关信息,进而成功执行任务。

研究论证了瞬时性神经元,而非持续性神经元,扮演了工作记忆的过程中存储信息“关键“角色。即在当前实验条件下,大脑更倾向于通过瞬时性编码的神经机制在工作记忆中存储信息。

亚洲彩票代理 研究表明,工作记忆通过训练可以提高。“记忆是可以训练的,不管是长时程还是工作记忆“。李澄宇说。

工作记忆出现缺陷,不仅影响学习,还影响日常生活。此项研究成果为阿尔兹海默病、中风等疾病治疗提供理论依据,也为类脑智能提供研发的思路。在研究了与工作记忆相关大脑内侧前额叶之后,李澄宇表示,“今后将深入研究岛叶皮层的下游脑区环路机制及岛叶皮层内部不同类型神经元在工作记忆中的功能”。

亚洲彩票代理 相关论文信息:https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(19)31050-5

 
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