活鱼大脑揭示记忆是通过突触数量的变化来进行编码的

2022年01月12日 15:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

南加州大学(USC)的科学家们已经成功地对活鱼大脑内记忆的形成进行了实时成像。而结果是耐人寻味的--看到突触在大脑的一个部分形成,而从另一个部分消失。突触是大脑中相邻神经元分支之间的微小缝隙,人们普遍认为它们在记忆形成中发挥着关键作用。

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一个特定的突触被使用的次数越多它就越强大,并且加强了与该突触相关的记忆。但这项新研究却发现了更多的故事。

南加州大学的研究人员使用条纹鱼开展了工作。据悉 ,条纹鱼通常用于神经科学研究。这种鱼不仅有着跟人类相似但更简单的大脑,而且它们还有透明头部,非常方便科学家们观察。

然而由于突触通常太小,无法直接成像,所以研究人员使用了一些新的技巧来突出它们。他们对鱼进行了基因改造,从而使其拥有荧光突触,然后使用一种新型的激光显微镜对其进行成像。据悉,该显微镜使用较低的光照度,这样可以减少对组织的损害。通过利用这种设置,研究小组在记忆形成之前和之后都对鱼的大脑进行了成像以观察突触的变化。

为了诱导记忆的形成,科学家们让鱼有条件地联想到两个刺激,一个是中性的,一个是不愉快的。用红外激光对动物的头部进行加热,它们认为这种刺激不令人愉快并会导致它们甩动尾巴游走。研究人员将这种热量跟另一种光搭配,在训练的几个小时内,鱼开始对单独的光做出反应,这表明它们在光和热之间形成了一种关联记忆。

研究人员对他们在鱼的大脑中观察到的情况感到惊讶。他们注意到一个大脑区域正在形成新的突触,而另一个区域正在消除突触,这不像预期的那样--只是看到突触在加强。研究小组称,这表明记忆是通过突触数量的变化来编码的。

这项研究的论文作者Carl Kesselman指出:“在过去的40年里,人们的普遍看法是,你通过改变突触的强度来学习,但这并不是我们在这种情况下发现的。”

研究小组表示,他们需要进行更多的工作来确认突触的产生和丧失在记忆形成中所扮演的角色。未来的工作将通过尝试抹去条纹鱼或小鼠的突触进一步探究,以测试联想记忆是否也会被抹去--研究人员称,这可能有朝一日会导致创伤后应激障碍和成瘾的新疗法

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