科学家发现了人类自由回忆的核心神经元机制

外星科学家降落在足球场时，会被人群突然站起来并齐声喊叫的景象所震惊。以类似的方式，自上世纪90年代以来，研究人员在啮齿动物中观察到一种特殊的神经元活动模式:在大脑中被称为海马体的部分，成千上万的神经细胞一致地放电。但是，就像外星科学家一样，研究人员无法理解这些神秘的同步爆发发生时啮齿动物大脑的“语言”。

最近，魏茨曼研究所的科学家们成功地记录下了这些快速爆发的活动——被称为“海马体涟漪”人类的大脑它们能够证明它们作为新记忆刻录和随后回忆的基础神经元机制的重要性。这些发现发表在今天的科学．

“涟漪在强度和时间上都是一个惊人的事件。这是一种精心安排的同步激活爆发，大约15%海马神经元-所有这些都在大约十分之一秒内同时发射。这是一场神经细胞烟花表演，”该研究所神经生物学部门的拉菲·马拉赫教授解释道。研究人员首次发现，它们在睡眠和休息的精神状态下出现，并且在啮齿动物的空间导航记忆中发挥着重要作用。直到最近人们才发现，在灵长类动物清醒状态下，大群神经元中的这种同步电活动也会发生在海马体中。然而，直到现在，科学家们还不知道波纹在人类认知和心理活动中所起的作用。

人类当然可以交流自己的思想，但大多数情况下研究方法不要让科学家详细了解大脑内同时发生了什么。Yitzhak Norman是Malach实验室的博士生，他与美国范斯坦医学研究所的Ashesh Mehta教授领导了目前的研究，招募了在医学诊断过程中接受侵入性记录的患者。bob88体育平台登录在这个临床过程中，患有难治性癫痫的患者将电极植入大脑的多个区域，以定位癫痫病灶，并通过手术将其移除。这些患者在癫痫发作间隙在医院等待期间自愿参加记忆实验。

在实验过程中，研究人员向患者展示了色彩丰富、视觉细节丰富的图片，这些图片要么是名人(如巴拉克·奥巴马、乌玛·瑟曼)的脸，要么是著名纪念碑(如自由女神像、比萨斜塔)的脸。患者被要求尽可能详细地记住这些图片。在这个观看图片的阶段之后，在一个短暂的分散注意力的任务之后，他们被要求蒙上眼睛，自由地回忆图片并详细描述它们。在整个实验过程中，患者的谈话与他们相应的大脑活动同时被记录下来，这是通过植入海马体和大脑皮层其他区域的电极显示的。

将大脑活动与患者的口头报告联系起来，揭示了许多惊人的观察结果。首先，研究发现波纹爆发在自由回忆过程中起着至关重要的作用:在患者回忆并开始描述一幅新图片前的一两秒钟，预测他们回忆的波纹率显著增加。重要的是，海马体涟漪重新表达了图片的内容:在观看阶段引发更多涟漪的图片，在随后的回忆中也会引发更多涟漪。

由于海马体和大脑皮层同时记录了大脑活动，研究人员能够证明涟漪与皮层激活同步，特别是在大脑的视觉中心，那里可能存储详细的视觉信息。此外，已知高级视觉中心专门表现特定的视觉类别——例如，脸在一个皮层区域表现，纪念碑在另一个区域表现。因此，当病人回忆一张脸，比如巴拉克·奥巴马，或者一个纪念碑，比如埃菲尔铁塔，相应视觉中枢的皮质活动会有选择性地增强。诺曼解释说:“在自由回忆中，海马体扮演着指挥家的角色，在多个中心之间进行了精心安排的行动。”

这些发现极大地扩展了我们对海马体功能的理解。他们强调了同步神经元群体活动的重要性。要记住，海马体爆发，涉及到成千上万的神经元的同步激活神经细胞．马拉赫总结道:“这是我们在理解人类记忆背后的神经元机制方面取得的重大进展。”“雕刻记忆、储存和回忆自然依赖于一系列复杂的过程。然而，这种同步海马体爆发的‘神经元戏剧’清楚地指出了它们在记忆形成和回忆中的核心作用。”