大脑是如何产生记忆的?

在Cedars-Sinai领导的一项研究中，研究人员发现了两种类型的脑细胞，它们在将连续的人类经验划分为以后可以回忆的不同部分方面发挥着关键作用。这一发现为开发治疗痴呆症和阿尔茨海默病等记忆障碍的新疗法提供了新的希望。

这项研究是由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助、雪松西奈(Cedars-Sinai)领导的多机构BRAIN倡议联盟的一部分，发表在同行评审期刊上自然神经科学作为正在进行的研究的一部分内存工作，Ueli Rutishauser博士，雪松西奈的神经外科、神经病学和生物医学科学教授，和其他研究人员研究了如何大脑细胞在记忆形成时做出反应。

该研究的资深作者Rutishauser说:“我们不能为患有记忆障碍的人提供重要帮助的原因之一是我们对记忆系统是如何工作的还不够了解。”他补充说，记忆是我们作为人类的基础。

人类的经验是连续的，但心理学家认为，基于对人们行为的观察，记忆被大脑划分为不同的事件，这一概念被称为事件分割。Rutishauser和他的团队研究了19名耐药癫痫患者，研究了神经元在这一过程中的表现。

参与这项研究的患者通过外科手术将电极插入他们的大脑，以帮助确定他们癫痫发作的焦点，使研究人员能够在患者观看包括认知边界在内的电影片段时记录单个神经元的活动。

虽然日常生活中的这些界限是微妙的，但出于研究目的，研究人员主要关注“硬”和“软”界限。

神经科学与医学中心临时主任、西达斯-西奈大学神经科学理事会主席Rutishauser说:“软边界的一个例子是这样一个场景:两个人走在走廊上聊天，在下一个场景中，第三个人加入了他们，但这仍然是相同整体叙事的一部分。”

在硬边界的情况下，第二个场景可能涉及一组完全不同的人坐在一辆车里。Rutishauser说:“硬边界和软边界的区别在于与当前叙事的偏差程度。”“这是一个完全不同的故事，还是同一个故事的新场景?”

当研究参与者观看电影片段时，研究人员注意到，大脑中的某些神经元，他们称之为“边界细胞”，在硬边界和软边界后都增加了活动。另一组神经元被称为“事件细胞”，它们只对硬边界做出反应，而对软边界没有反应。

Rutishauser和他的同事们提出理论，在边界细胞和事件细胞的活动达到顶峰时——在硬边界细胞之后，这两种细胞都处于活跃状态——大脑会进入启动新记忆的适当状态。

“边界响应有点像在你的电脑上创建一个新文件夹，”Rutishauser说。“然后你可以把文件存放在那里。当另一个边界出现时，你关闭第一个文件夹并创建另一个文件夹。”

为了找回记忆，大脑使用边界峰作为Rutishauser所说的“锚点”心理时间旅行．"

“当你试图记住一些事情时，它会导致大脑细胞”Rutishauser说。“然后，记忆系统将这种活动模式与边界后不久发生的所有先前的放电峰值进行比较。如果找到一个相似的文件夹，就打开该文件夹。你回到那个时间点，然后发生的事情就变成了焦点。”

为了验证他们的理论，研究人员对研究参与者进行了两次记忆测试。

他们首先向参与者展示了一系列静止图像，并询问他们是否在他们观看的电影片段中看到过这些图像。当一个新的“记忆文件夹”被创建时，研究参与者更有可能记住紧靠硬边界或软边界的图像。

研究人员还向参与者展示了他们看过的电影片段中的成对图像，并询问哪一个图像先出现。参与者很难记住出现在硬边界两侧的图像的正确顺序，这可能是因为大脑已经将这些图像分割到单独的记忆文件夹中。

Rutishauser说，改善事件分割的疗法可以帮助患有记忆障碍的患者。他解释说，即使是像气氛变化这样简单的事情也能放大事件的界限。

Rutishauser说:“语境的影响实际上相当强。”“如果你在一个你从未到过的新地方学习，而不是在你熟悉的沙发上学习，你会对材料产生更强的记忆。”

研究团队包括来自波士顿儿童医院的博士后郑洁博士和神经科学家加布里埃尔·克莱曼博士;多伦多大学神经外科医生Taufik A. Valiante，医学博士;Adam Mamelak，医学博士，神经外科教授和雪松西奈功能性神经外科项目主任。

在后续研究中，研究小组计划测试边界细胞和事件细胞在放电时激活多巴胺神经元的理论，多巴胺是一种在细胞之间传递信息的化学物质，可能被用作加强记忆形成的疗法。

Rutishauser和他的团队在这项研究中还注意到，当事件细胞与大脑的一种内部节律(θ节奏)——一种与学习、记忆和导航有关的重复活动模式——同步发射时，受试者能够更好地记住他们所看到的图像的顺序。这是一个重要的新见解，因为它表明，调整θ波节律的深部脑刺激可以治疗记忆障碍．

“θ节律被认为是情景记忆的‘时间粘合剂’，”该研究的第一作者郑说。“我们认为，与θ节律同步的事件细胞放电在不同的记忆文件夹中建立了基于时间的链接。”