记忆新鲜事物:研究人员致力于更好地理解记忆的过程
想象一下去一个你从未去过的café。你会记住这个新的环境,但当你一次又一次地访问它时,关于这个环境的新记忆就会越来越少,只有发生变化的东西才会真正令人难忘。这种长期记忆是如何被调节的还不完全清楚。奥地利科学技术研究所(IST Austria)的Ryuichi Shigemoto与奥尔胡斯大学和日本国立生理科学研究所的研究人员合作,现在发现了记忆形成的新关键。他们的研究发表在当代生物学他们研究了大脑海马体区域的信号通路,并展示了它是如何控制关于体验新环境的新记忆的。
海马体是大脑中的一个中心区域,在将信息从短期记忆转移到长期记忆中起着重要作用。在海马体的许多相互联系的部分中,研究人员专注于所谓的苔藓细胞之间的联系,这些细胞接收有关环境的新感官输入信号,而所谓的颗粒细胞则将这些信息传递给这些细胞。在阿尔茨海默病等疾病中,大脑的这个部分是最先受到影响的部分之一。
观察神经元
为了严格调查这些新发现,科学家们在这项研究中使用了四种不同的方法。首先,他们把海马体放在显微镜下,研究苔藓细胞如何与颗粒细胞连接的结构,显示出它们之间许多复杂的连接。
其次,他们使用了钙成像技术,可以实时监测神经元活动,因为这些转基因细胞被激活时就会发光。当曝光动物在一个新的环境中待几天,向颗粒细胞发送信号的苔藓细胞的活性先高后低。当他们将小鼠置于另一个新环境中时,这种活动再次出现,因此表明这些神经元与处理新的环境输入特别相关。
第三,研究人员追踪信号在神经元中留下的痕迹。这些细胞中的神经活动触发了某种基因的表达,这意味着产生了相应的蛋白质编码。活动越频繁,之后他们能找到的这种蛋白质就越多。在颗粒细胞他们发现这种蛋白质的产生与苔藓细胞的活性相关。
害怕新地方
最后,科学家们使用行为研究来观察海马体中这条通路对记忆形成的影响。这一点尤其重要,因为记忆形成和行为之间的联系可以告诉他们很多关于大脑功能的信息。他们将一种消极的感官刺激,一种小电击,与把动物放在一个新环境中结合起来。然后,老鼠很快就学会了将新环境与不愉快的感觉联系起来,并测量了它们当场冻结的负面反应。
当研究人员使用药物抑制苔藓细胞(接收新环境信号的细胞)的活性,然后进行负面条件反射时,小鼠不记得新环境和不愉快感觉之间的联系。此外,当动物首先适应新环境,然后进行条件反射时,苔藓细胞也没有激活,因此环境和电击之间没有联系。
另一方面,如果苔藓细胞被人为激活,即使动物已经习惯了新环境,这种联系也可以形成。这清楚地表明苔藓是如何生长的细胞在海马体中,对新的输入做出反应,并触发小鼠形成新的长期记忆。
理解的下一步
人类大脑中是否也会发生同样的过程仍然是一个悬而未决的问题,但这些新发现是了解我们最复杂器官的这一部分的重要的第一步。重本龙一和他的合作者正在指挥基础研究这可能有一天有助于解决影响记忆形成的退行性大脑疾病,但这仍然是一段时间。
他谨慎地说:“这研究领域竞争非常激烈,新发现很快就会出现。有许多有争议的机制内存但我们的发现证实了一个现有的假设,并且非常可靠,从而开辟了神经科学研究的新领域,进一步加深了我们对大脑的理解。”
动物福利
理解如何大脑存储和处理信息只有通过研究动物大脑的特定行为才能实现。没有其他方法,如体外或硅模型,可以作为替代。这些动物是按照奥地利法律的严格规定饲养、饲养和对待的。