3月18日,2021年功能
神经科学家确定支持短期记忆的脑电路图案
![Figure 1 All-optical method. A laser beam was precisely positioned (magenta lines) onto neurons of interest, causing those neurons to be activated (yellow shading). By observing changes in the surrounding circuit, the researchers could infer the presence of effective connections. Credit: Daie, Svoboda & Druckmann. 神经科学家确定支持短期记忆的脑电路图案](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/3-neuroscienti.jpg)
人类天生有短时记忆重要信息的能力,这种能力被称为短时记忆。在过去的几十年里,许多神经科学家试图了解神经回路是如何存储短期记忆的,因为这可能会导致帮助那些记忆衰退的人的方法,并帮助设计增强记忆的干预措施。
斯坦福大学(Stanford)和Janelia Research Campus、霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究人员最近发现了与人类存储短期记忆有关的神经回路主题。他们的研究结果发表在自然神经科学,建议内存相关的神经电路含有频繁连接的模块,可独立地保持选择性和连续活动。
“例如,如果你需要记住一个电话号码而你却在找一支笔写下数字,”开展该研究的研究人员之一Kayvon Daie在接受《医学快报》采访时说。bob游戏“个人神经元但是,非常健忘,因为他们只能记住他们的输入约10毫秒。它已经假设,如果两个健忘的神经元相互连接,它们可能会彼此不断提醒他们所应记住的内容,以便电路现在可以持有数秒钟的信息。“
Daie和他的同事Karel Svoboda和Shaul Druckmann进行的这项研究的主要目的是了解神经元是如何编码短期记忆的。例如,他们想要确定两个相互连接的神经元是否会交换人类试图记住的信息,从而让一个神经回路将这些信息存储几秒钟。研究人员通过测量不同神经元之间的相互作用来测试这个想法。
虽然神经元存储记忆的想法已经存在一段时间了,但实验证明这是相当具有挑战性的。为了测试它,研究人员首先需要识别存储记忆的神经元,然后测量它们的连通性。为了做到这一点,Daie和他的同事们采用了最近开发的方法,这种方法允许科学家利用光,以高水平的精度记录和操纵神经元活动。
“使用一系列最近开发的技术,我们可以激活特定的神经元,然后观察这些神经元如何影响回路的其他部分,”Daie说。“我们的预测是:如果我们刺激一个记忆神经元,我们应该会看到邻近的记忆神经元活动增加。”
![神经科学家确定支持短期记忆的脑电路图案](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2021/4-neuroscienti.jpg)
Daie和他的同事聚集的实验观察与他们的预测一致。除了确认记忆神经元彼此相连之外,它们的研究结果表明它们在集群中组织。
“我们发现神经元倾向于成簇连接,”Druckmann说。这意味着这个回路是由许多独立的集群或模块组成的,每个集群或模块都能够独立存储短期记忆。我们假设,这样的电路结构可能有助于提高存储的可靠性。”
在他们的实验中,Daie和他的同事只有在由100,000个神经元组成的电路内激活8个神经元的组。尽管如此,研究人员发现激活这些神经元群仍然导致动物行为的变化。
“基本上,我们能够通过激活小鼠的神经元的小部分来修改鼠标的短期记忆,”Daie说。“我们还发现,刺激的神经元和动物行为的活动之间存在对抗直觉的关系。”
这组研究人员最近进行的研究提供了新的有价值的观点,关于神经回路的作用短期记忆流程。在他们未来的研究中,Daie和他的同事们想确定当特定神经元激活时会改变内容的方法。此外,他们计划探讨修改更复杂和精致的记忆的方法。
“我们感到惊讶的是,激活的神经元似乎与一种记忆有关,实际上最终会驱动相反的行动,”Daie说。“虽然我们能够通过观察我们在整个网络中实施的变化来预测这种情况何时可能发生,但事实证明,真正的大脑比我们最初认为的更复杂,即驱动与记忆相关的神经元总是会将行为推向该记忆。”
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