2020年3月17日

记忆涉及神经激发模式的重播

乍看上去

  • 研究人员发现,记忆时大脑会重现大脑在形成记忆时使用的单个神经元的独特发射方式。
  • 对记忆是如何存储和检索的更深入的了解可以使您深入了解记忆障碍。
人脑与电活动的插图 记忆及其回忆涉及整个人脑的协调活动。 metamorworks / iStock /盖蒂图片社

熟悉的气味或一首旧歌的合唱可能会触发记忆。科学家正在努力了解大脑如何存储和检索我们过去经历的这些记忆。在啮齿动物中的研究表明,记忆以脑细胞或神经元的独特发射方式存储。检索内存时将重播这些模式。

美国国立卫生研究院神经疾病与中风研究所(NINDS)的Kareem Zaghloul博士领导的研究人员着手确定回忆记忆时人们是否发生了类似的大脑活动。这项研究得到了NINDS以及NIH国家普通医学科学研究所(NIGMS)的支持。结果出现在 科学 2020年3月6日。

研究小组正在对无法通过药物控制癫痫发作的癫痫患者进行研究。作为试验的一部分,患者暂时通过外科手术植入大脑中,以监测神经活动。这使科学家们还可以研究如何存储和检索记忆。

六名参与者进行了记忆测试,而研究人员则监视了数千个单个神经元的电活动。参与者坐在屏幕前,被要求学习无关的单词对,例如“ cake”和“ fox”。

神经元触发序列我们的大脑可能以特定的神经元放电模式(在此可视化)存储记忆,这些记忆在记忆之前重播了几分之一秒。各个神经元用不同的颜色表示。NINDS Zaghloul实验室

科学家们专注于前颞叶,大脑语言中心和内侧颞叶(与啮齿动物记忆记忆相关的区域)的活动。他们还分析了“涟漪”,即一次激活许多神经元时的高频大脑活动。在最近的一项研究中,研究小组发现,在回忆记忆之前,大脑的几分之一秒会出现脉动。

研究人员在学习每个新单词配对时观察到单个神经元的独特发射方式。

后来,向参与者显示了一个单词,例如“ cake”(蛋糕),并要求他们回忆配对的单词“ fox”。在他们正确回忆起配对单词之前的几毫秒内,他们的大脑就重现了一种非常类似的发射方式。

研究小组还发现了在学习和记忆过程中所见到的波动与神经激发模式之间的联系。他们发现,在学习过程中,在颞颞前叶观察到的射击模式重现之前,内侧颞叶记录的脉动发生的时间稍短。 

这些发现表明记忆涉及整个人脑中神经元放电模式的协调重放。

Zaghloul说:“就像音符被记录在唱片上的凹槽中一样,我们的大脑似乎将记忆存储在可以反复播放的神经激发模式中。”

他补充说:“研究我们如何形成和恢复记忆不仅可以帮助我们了解自己,还可以帮助神经元回路分解记忆障碍。”

相关链接

参考文献: 在人类记忆检索期间重放皮质尖峰序列。 Vaz AP,Wittig JH Jr,Inati SK,Zaghloul KA。 科学。 2020年3月6日; 367(6482):1131-1134。 doi:10.1126 / science.aba0672。 PMID:32139543。

资金: 国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS)和国立普通医学研究所(NIGMS)