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记忆可以扭曲大脑的GPS

2019-03-29 08:53:18 • 来源：

我n个世纪70年代，科学家们发现，在参与海马体的大脑区域神经元的一定的经验和记忆，将火响应特定的位置。他们被称为“地方细胞”，奥斯陆大学研究员夏洛特博卡拉解释道。“他们被认为对空间表现很重要。。。有点像地图上的'你在这里'信号'。“

记忆可以扭曲大脑的GPS

但直到2005年，研究人员才发现大脑的网格细胞，他们认为这些网格细胞起到了地图的作用。这些细胞位于内侧内嗅皮质(MEC)的海马附近，自组织成六边形图案，作为坐标帮助动物了解周围环境和来自我们位置细胞的信号。

今天(3月28日)在“科学”杂志上发表的一对研究表明，这张地图可能不像曾经想象的那样严格。实验证明，至少在大鼠中，这些网格中的细胞活动随着动物学习并记住它们可以在哪里找到食物奖励而改变。

“这些都是精彩的研究，”纽约大学神经科学家GyörgyBuzsáki说，他没有参与其中任何一项研究。“当思想从多个不同的方向汇聚，并且它们汇合并得出相同的结论时，结果总是更强。”

请参阅“揭开大脑的神秘面纱”

在第一项研究中，Boccara，当时是奥地利科学技术研究所的研究员，她的团队将老鼠一个接一个地放在一个奶酪板迷宫中，一个装满洞的平板。他们在不同的洞中隐藏了三个食物奖励，然后将食物粉尘散落在整个表面上，这样老鼠就无法嗅到他们获得奖励的方式。老鼠探索迷宫，直到他们找到奖品并重复任务，直到他们学会直接去食物而不是觅食。第二天，研究人员进行了相同的实验，但改变了奖励的位置。

在任务期间，该团队记录了MEC和海马中神经元的活动。当老鼠知道在哪里找到奖励时，网格中的活动模式发生了变化。例如，如果奖励是在鼠的右侧，则神经元活动在网格的右侧增加。

“它使网格变形，有点像黑洞，它会吸引网格节点，”Boccara说。“网格单元集成了大量非空间信息。”

她说她很惊讶地看到第二天格子细胞仍然变形，但细胞似乎更具塑性，反弹回原来的样式。

远在斯坦福大学，神经生物学家Lisa Giocomo和她的团队想知道这些相同的网格单元是否也可以整合和编码随奖励的地理位置而来的信息，就像声音表明食物即将到来一样。

Giocomo和她的团队在MEC中记录了活动，而老鼠在类似于奶酪迷宫的外壳中觅食，随机分散的谷物。在实验的第一个版本中，将大鼠置于黑匣子中进行觅食。接下来，他们在同一个房间的同一位置的另一个相同的白色盒子周围慢慢走动。他们在白盒子里搜寻食物，直到他们听到一种语气，经过反复试验，他们学会了表明食物奖励出现在盒子里一个特定的无标记位置。

作为对照，一些在白色盒子里觅食的老鼠听到了一个声音，但没有给予食物奖励。

在学会记住听觉线索和奖励位置的大鼠中，网格细胞活动的模式旋转和变形。这些变化只发生在了解到口气标志着食物的老鼠身上。

“这项任务的存在足以基本上唤起一个全新的太空地图，”Giocomo说。“这对我来说非常令人惊讶。”

网格没有像第一次研究那样被扭曲，但它们“改变了一种表明动物正在创造一个新的空间地图的方式，”Giocomo说。“如果动物进入一个完全不同的房间，你会看到同样的变化。我们只看到动物不得不参与这种目标导向的导航。“

在两项研究中，当大鼠更接近奖励区时，网格细胞活性增加。仅在第一项研究中测量的海马中的细胞活性也增加。

“这些论文值得注意的是，从这些细胞记录时通常观察到的刚性结构实际上具有一定的可塑性，”密歇根州立大学行为神经科学研究员亚历山大约翰逊说，他没有参与这项研究。他说，两项实​​验“都表明，这些所谓的网格单元比我们原先想象的要复杂得多。。。。“它根据环境中的目标而改变。”

未来的研究将探讨如何在睡眠期间巩固信息，不同的空间地图如何相互叠加，以及不同类型的奖励甚至威慑对网格的影响。

Buzsaki补充说，他希望“将会有更多的这些实验，这将在同一动物中汇集多种形式和更多变化以及更多任务。”

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