夏洛:大爷,楼上322住的是马冬梅家吗?
大爷:马冬什么?
夏洛:马冬梅。
大爷:什么冬梅啊?
夏洛:马冬梅啊。
大爷:马什么梅啊?
夏洛:……行,大爷,您先凉爽吧。
《夏洛特烦恼》里的这段对话让人捧腹,而从科学上来说,这位大爷的作业记忆只要2个字。
作业记忆是指大脑在秒级标准内存储和操作信息的一种根本认知功用,它不仅是人们日常日子的根本需求,更是很多人类独有的高档认知功用的根底,比方阅览、考虑、言语的学习等。
大脑如安在作业记忆中存储信息呢?经过大约半个世纪的研讨,科学家以为存在两种或许的神经机制:持续性编码和瞬时性编码。
持续性编码机制以为,大脑只需要经过少数的神经元持续性放电就可以存储信息;瞬时性编码机制以为,大脑更倾向于调用很多的神经元经过瞬时性放电(在单个细胞水平)来存储信息。
中国科学院脑科学与智能技能杰出立异中心(神经科学研讨所)、上海脑科学与类脑研讨中心、神经科学国家重点试验室李澄宇研讨组,归纳使用行为学、光遗传、电生理等手法对作业记忆的存储机制进行了深入研讨。
首要,研讨人员使用头部固定的小鼠成功地开发了一个根据嗅觉影响的作业记忆行为范式和一套高效安稳的行为练习体系。经过反证法,研讨人员构思出一组可行性的试验计划,即经过下调或许上调小鼠的行为水平,然后监测瞬时性和持续性神经元发作怎样的改变。
研讨人员发现,经过光遗传的手法按捺无颗粒岛叶皮层(aAIC)在推迟期的电活动,可以明显地下调小鼠在学习期履行作业记忆使命的行为表现水平。结合三组对照试验,他们证明了aAIC脑区首要参加作业记忆的短期信息存储进程,而不是编码感觉信息、动机水平、运动操控等。
更进一步,研讨人员发现按捺从内侧前额叶皮层(mPFC)到aAIC的投射也可以有效地下调小鼠的行为表现水平,以及瞬时性神经元的份额,但并没有看到持续性神经元的份额发作共同的改变。
相反,激活从mPFC到aAIC的投射,可以明显地上调行为水平缓瞬时性神经元的份额。
这个成果提示,瞬时性神经元,而非持续性神经元,与小鼠履行作业记忆的行为表现水平有更严密的相关,即瞬时性编码的神经机制更有或许担任在作业记忆中存储信息。
为了进一步验证这一定论,研讨人员规划了第二组试验。这组试验的根本逻辑在于经过在作业记忆的进程中人为地参加不同的搅扰性影响,并监测瞬时性和持续性神经元与小鼠反抗外部搅扰影响才能的相关性,然后估测是哪种神经元类群担任在作业记忆中存储信息。
成果显现,当小鼠成功地反抗较弱的搅扰时,瞬时性神经元的份额明显添加。相反,假如没能有效地反抗杂乱的搅扰性影响时,瞬时性神经元的份额也没再次出现相应的上升。而在两组试验中持续性神经元的份额都没有发作任何明显的改变。
这一成果提示,瞬时性神经元可以用于反抗外部搅扰性影响然后确保大脑可以精确地存储使命相关信息,然后成功地履行使命。
结合以上两组试验,该作业有力地证明了瞬时性神经元,而非持续性神经元,是担任在作业记忆的进程中存储信息的要害组分,即在当时试验条件下,大脑更倾向于经过瞬时性编码的神经机制在作业记忆中存储信息。相关论文3月5日在《神经元》期刊在线宣布。