神奇的大腦記憶是如何形成的？

長(zhǎng)期以來(lái)，很多科學(xué)家對(duì)大腦的研究非常癡迷，有些研究試圖去解析引發(fā)多種大腦相關(guān)神經(jīng)變性疾病的發(fā)病機(jī)理，比如阿爾茲海默氏癥、帕金森疾病、精神分裂癥等等，而有些研究人員則從更深層次對(duì)大腦結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域進(jìn)行了探秘研究，從而來(lái)解讀我們大腦記憶的形成機(jī)制。

很多人都有著快樂(lè)的童年記憶，當(dāng)然也有著那些痛苦不堪不愿提及的傷心記憶，那么大腦中這些記憶到底是怎么形成的？又是如何扎根大腦讓我們永生不忘呢？很多科學(xué)家們對(duì)此都有了更為深入的解釋，本文中小編就對(duì)此進(jìn)行了盤(pán)點(diǎn)，與各位一起學(xué)習(xí)！

【1】神經(jīng)元的相互協(xié)作對(duì)于短期記憶的作用

最近一項(xiàng)研究表明，我們大腦中神經(jīng)元細(xì)胞是通過(guò)和諧協(xié)作，而非單獨(dú)活動(dòng)，從而能夠有效促進(jìn)短期記憶的維持

這項(xiàng)研究打破了長(zhǎng)久以來(lái)人們所認(rèn)為的單獨(dú)神經(jīng)元儲(chǔ)存記憶的觀念。

"這項(xiàng)研究表明，單個(gè)神經(jīng)元本身并不會(huì)在大腦活動(dòng)中儲(chǔ)存信息，但它們能夠通過(guò)與別的神經(jīng)元的相互協(xié)作完成這一任務(wù)"，來(lái)自西部大學(xué)的研究者julio martinez-trujillo說(shuō)道："在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們能夠更好地理解大腦在提高或抑制工作能力方面的作用，而這一方面的研究能夠幫助我們針對(duì)各種存在短期記憶問(wèn)題的癥狀，例如阿茲海默癥、精神分裂癥、自閉癥、抑郁、注意力不集中等等，起到有效的治療效果"。

工作記憶是人們學(xué)習(xí)、保持以及檢索短期零散記憶的能力，例如我們?nèi)コ匈I東西時(shí)的對(duì)商品位置的記憶以及開(kāi)車時(shí)對(duì)路線的記憶等等。

【2】nat neurosci：大腦長(zhǎng)期記憶形成新機(jī)制

最近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)元細(xì)胞相互交流以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)以及長(zhǎng)期記憶的方式。

事實(shí)上，這一種久未被發(fā)現(xiàn)的新的大腦運(yùn)作機(jī)制能夠?qū)ξ覀兝斫獯竽X工作方式起到幫助作用，以及能夠幫我們進(jìn)一步理解神經(jīng)推行性疾病，例如阿茲海默癥等的發(fā)病機(jī)制。

人類的大腦中含有數(shù)千億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，每一個(gè)細(xì)胞與其它細(xì)胞之間都存在一萬(wàn)個(gè)左右的突觸連接。而這些連接之間的信號(hào)強(qiáng)弱都取決于多種多樣的大腦工作機(jī)制，而這些機(jī)制則是長(zhǎng)久以來(lái)科學(xué)家們?cè)噲D去解釋的。

直到如今，我們理解的最為清楚的，能夠增強(qiáng)細(xì)胞間信號(hào)傳遞的機(jī)制之一就是ltp（long-term potentiation）。

【3】nat neurosci：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)參與人類短期記憶形成的關(guān)鍵神經(jīng)元

神經(jīng)科學(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)了參與人類大腦創(chuàng)建和維持短期記憶的過(guò)程。

“這項(xiàng)研究首次清晰證明了人類腦細(xì)胞如何創(chuàng)建和喚醒短期記憶，對(duì)參與其中的過(guò)程和特定腦區(qū)進(jìn)行證實(shí)是開(kāi)發(fā)治療記憶紊亂的有效方法的一個(gè)關(guān)鍵步驟?！蔽恼伦髡?rutishauser教授這樣說(shuō)道。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊natue 上。

該研究的結(jié)果表明當(dāng)要求一個(gè)人記住一個(gè)物體或圖片，并在之后重新回憶起來(lái)需要一種特定類型的神經(jīng)元在幾秒鐘時(shí)間內(nèi)保持活躍。

這些發(fā)現(xiàn)揭示了一些關(guān)于人類大腦如何儲(chǔ)存和維持短期記憶的重要新信息。短期記憶是在幾秒到幾分鐘內(nèi)記住主意、想法、圖片和物體的一種能力，這種能力對(duì)于決策和心算來(lái)說(shuō)非常重要。

【4】elife：新研究揭示記憶存儲(chǔ)的奧秘

美國(guó)tsri研究所的科學(xué)家們進(jìn)行了一項(xiàng)新研究，進(jìn)一步了解了大腦如何儲(chǔ)存記憶，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊elife上。該研究首次證明相同的腦部區(qū)域既可以激活一種學(xué)習(xí)行為也可以抑制相同的行為。

“我們從記憶中學(xué)習(xí)到將環(huán)境與行為關(guān)聯(lián)在一起，因此在一種特定情境下我們的行為也會(huì)按照特定的方式來(lái)進(jìn)行，”tsri研究所的nobuyoshi suto教授這樣說(shuō)道?！斑@項(xiàng)研究提供了能夠證明因果關(guān)系的證據(jù)，表明一個(gè)大腦區(qū)域可以儲(chǔ)存不同記憶?！?/p>

科學(xué)家們知道我們的記憶被儲(chǔ)存在特定的腦部區(qū)域，但是關(guān)于一個(gè)單獨(dú)的腦部區(qū)域是否可以儲(chǔ)存控制相反行為的不同記憶存在一些爭(zhēng)議。比如，儲(chǔ)存紅綠燈意義的記憶是否可以儲(chǔ)存在同一個(gè)腦部區(qū)域？

在這項(xiàng)新研究中，suto等人檢測(cè)了大鼠如何通過(guò)學(xué)習(xí)按下杠桿來(lái)喝到糖水，以及這些記憶的儲(chǔ)存位置。

【5】nat neurosci：科學(xué)家們找到記憶儲(chǔ)存的新機(jī)制

每當(dāng)工作繁忙的時(shí)候，我們都感覺(jué)自己的大腦在不斷地排出舊的信息，以期能夠容納新的信息進(jìn)來(lái)。然而，我們的記憶系統(tǒng)十分先進(jìn)，它能夠在不損壞已有記憶的同時(shí)高效地吸收新的記憶進(jìn)來(lái)。

研究者們最近開(kāi)發(fā)出一個(gè)能夠解釋這一貫穿我們?nèi)粘Ｉ畹默F(xiàn)象背后的機(jī)制的模型。

來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的研究者們利用數(shù)學(xué)模型解釋了不同的分子簇是如何串聯(lián)在一起形成巨大的記憶儲(chǔ)存系統(tǒng)的。

他們認(rèn)為，神經(jīng)元之間的突觸連接強(qiáng)度的變化，反映了新的信號(hào)進(jìn)入使大腦儲(chǔ)存記憶的方式。

可以將其形象地描述為一系列的表，它們的開(kāi)啟或關(guān)閉指示這神經(jīng)元突觸之間的連接強(qiáng)度。

但表盤(pán)只能夠有開(kāi)啟或關(guān)閉兩種形式，這就意味著其還存在局限性，不足以解釋大腦儲(chǔ)存信息的方式。

【6】nature：科學(xué)家追蹤到記憶形成新機(jī)制

大腦通過(guò)突觸的變化形成記憶。來(lái)自杜克大學(xué)等研究結(jié)構(gòu)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)了引起突觸變化的意想不到的分子機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊nature上，這些發(fā)現(xiàn)還對(duì)理解一些疾病如特定類型癲癇的發(fā)展帶來(lái)了一些提示。

在獲得一段新記憶的時(shí)候，一些神經(jīng)元之間的突觸連接會(huì)得到加強(qiáng)。神經(jīng)元負(fù)責(zé)接收信號(hào)的末端會(huì)變大。研究人員一直懷疑一種叫做trkb的腦受體參與學(xué)習(xí)過(guò)程中樹(shù)突棘的生長(zhǎng)，新研究證實(shí)這個(gè)受體分子確實(shí)很重要，研究人員又進(jìn)一步探索了這個(gè)受體如何發(fā)揮作用。

研究中使用了一些關(guān)鍵技術(shù)，其中包括一項(xiàng)該研究小組開(kāi)發(fā)的分子傳感器用來(lái)追蹤trkb的活性，他們還用顯微鏡對(duì)活體小鼠腦組織區(qū)域的單個(gè)樹(shù)突棘進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。

研究人員利用谷氨酸作為化學(xué)信號(hào)刺激樹(shù)突棘，模擬學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)生的事情，發(fā)現(xiàn)谷氨酸能夠引起樹(shù)突棘的生長(zhǎng)。而缺少了trkb受體，樹(shù)突棘在應(yīng)答化學(xué)信號(hào)的時(shí)候不會(huì)生長(zhǎng)。

【7】science：大腦中記憶構(gòu)建塊被發(fā)現(xiàn)

法國(guó)艾克斯馬賽大學(xué)的一組研究人員觀察到小鼠大腦中存在記憶構(gòu)建塊。他們的論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，研究人員描述了他們?nèi)绾我鹉承┥窠?jīng)元變得興奮。

想要弄清楚哪種大腦細(xì)胞參與形成記憶是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，盡管研究人員通過(guò)研究表明，海馬體是大腦的主要部分，主要用于處理信息，但直到現(xiàn)在人們還沒(méi)有真正看到神經(jīng)元水平的記憶形成機(jī)制。在這項(xiàng)新的工作中，研究人員認(rèn)為通過(guò)激活小鼠海馬體的神經(jīng)元可以觀察到神經(jīng)元序列的展開(kāi)。

更具體地說(shuō)，當(dāng)神經(jīng)元暴露在大量的鈣離子指示劑時(shí)就會(huì)發(fā)出熒光，表明神經(jīng)元已被激活。當(dāng)小鼠在跑步機(jī)上活動(dòng)時(shí)，研究人員能夠監(jiān)控多達(dá)1000個(gè)神經(jīng)元的活性。以前的研究也發(fā)現(xiàn)，小鼠的大腦細(xì)胞會(huì)追蹤小鼠活動(dòng)的距離，在這種情況下，當(dāng)小鼠在跑步機(jī)上活動(dòng)時(shí)，它的一組神經(jīng)序列就會(huì)像預(yù)測(cè)的那樣被激活了。這就揭示了研究人員認(rèn)為的記憶的形成。此外，研究者在小鼠休息后繼續(xù)監(jiān)視了同組細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)相同序列的細(xì)胞被激活，好像小鼠大腦中的細(xì)胞活性被重新激活了。如果小鼠大腦在一段時(shí)間內(nèi)處理這一大塊數(shù)據(jù)，那么相比在最初的觀察中神經(jīng)序列的活動(dòng)會(huì)更興奮。

【8】science：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)存記憶的“房子”

科學(xué)家們第一次鑒定出了他們稱之為可以儲(chǔ)存記憶的"房子"。事實(shí)上，這是能夠儲(chǔ)存有關(guān)我們?cè)?jīng)以及現(xiàn)在的地理方位信息的神經(jīng)元。

隨著這些特殊神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)，我們有可能能夠?qū)W習(xí)更多大腦記憶形成的機(jī)制。

來(lái)自法國(guó)的研究者們向小鼠的神經(jīng)元中導(dǎo)入一種熒光蛋白，這種蛋白質(zhì)能夠在細(xì)胞鈣離子內(nèi)流的時(shí)刻發(fā)亮，這能夠指示神經(jīng)元正在激活。

當(dāng)把小鼠放置于跑步臺(tái)上時(shí)，神經(jīng)元能夠逐步地被激活，這能夠指示他們跑步的里程。

當(dāng)小鼠休息時(shí)，神經(jīng)元同樣能夠發(fā)光，但頻率明顯加快，而且發(fā)光的部位與奔跑時(shí)明顯不同。

【9】science新研究為幾十年?duì)幷撎峁┬伦C據(jù) 找到記憶形成重要基石

幾十年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)于快速眼動(dòng)睡眠是否直接參與記憶形成爭(zhēng)論不休?，F(xiàn)在一項(xiàng)發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊science上的最新研究表明，快速眼動(dòng)睡眠確實(shí)在記憶形成過(guò)程中發(fā)揮一定作用--至少在小鼠模型上確實(shí)是這樣。

這項(xiàng)研究由麥吉爾大學(xué)和伯爾尼大學(xué)的研究人員共同完成。該研究首次證明快速眼動(dòng)睡眠對(duì)于小鼠正常的空間記憶形成過(guò)程具有非常重要的作用。

之前大量研究使用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法都未能對(duì)快速眼動(dòng)睡眠期的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行分離。而在這項(xiàng)最新研究中，研究人員使用了光遺傳技術(shù)，該技術(shù)能夠精確靶向神經(jīng)元群體，通過(guò)光控制神經(jīng)元活動(dòng)。

為了檢測(cè)小鼠的長(zhǎng)期空間記憶，研究人員對(duì)小鼠進(jìn)行了訓(xùn)練，他們將一個(gè)新物體放在一個(gè)對(duì)照環(huán)境中，同時(shí)還有另外兩個(gè)與新物體形狀體積類似的已經(jīng)被小鼠所熟悉的物體。研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠在探索新物體的時(shí)候要花費(fèi)更多時(shí)間，表明它們經(jīng)歷了學(xué)習(xí)和記憶的過(guò)程。當(dāng)這些小鼠處于快速眼動(dòng)睡眠期，研究人員利用光遺傳技術(shù)關(guān)閉與記憶形成相關(guān)的神經(jīng)元活動(dòng)，進(jìn)而研究快速眼動(dòng)睡眠期是否參與記憶的形成和鞏固。

【10】neuron：科學(xué)家們找到記憶形成的機(jī)制

神經(jīng)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了大腦記憶形成的新機(jī)制，以及當(dāng)這一過(guò)程紊亂時(shí)將會(huì)發(fā)生怎樣的后果。

該研究是由來(lái)自哥倫比亞大學(xué)腦行為研究所的b. zuckerman等人完成的，他們的研究對(duì)象是小鼠大腦中新形成的細(xì)胞。這種在已有神經(jīng)回路的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新神經(jīng)元的技術(shù)被稱為“成體神經(jīng)生成技術(shù)”。

這篇文章的通訊作者，神經(jīng)學(xué)助理教授attila losonczy解釋了這一研究的意義：“我們的技術(shù)能夠用來(lái)比較成體神經(jīng)元與新生神經(jīng)元在動(dòng)物大腦中的差異。這一發(fā)現(xiàn)同時(shí)向大家揭示了成體神經(jīng)生成技術(shù)在健康與疾病研究中的重要性”。

研究者們重點(diǎn)研究的是一個(gè)叫做“齒狀回”的大腦結(jié)構(gòu)，這塊非常小的區(qū)域藏在大腦的深處，因此十分難研究。而這一區(qū)域也是大腦中少數(shù)能夠在出生以后繼續(xù)生長(zhǎng)新生細(xì)胞的地方。（大腦中大部分神經(jīng)元在出生以前就已經(jīng)發(fā)育好了）。

【11】cell：科學(xué)家鑒別出大腦長(zhǎng)期記憶背后潛在的生化機(jī)制

在假期里，我們常常會(huì)想起過(guò)去的記憶，同時(shí)創(chuàng)造新的記憶，但為何過(guò)去的有些記憶已經(jīng)消失但有些人卻會(huì)一直記?。拷?，一項(xiàng)刊登于國(guó)際著名雜志cell上的研究論文中，來(lái)自美國(guó)斯道爾研究所的科學(xué)家就鑒別出了一種可能性的生化機(jī)制，即神經(jīng)元可以通過(guò)機(jī)體短暫的經(jīng)歷來(lái)產(chǎn)生并且維持長(zhǎng)效的記憶力。

研究者kausik si表示，本文研究發(fā)現(xiàn)短期記憶和長(zhǎng)期記憶都產(chǎn)生于神經(jīng)元突觸中，即神經(jīng)元連接處，而短暫的經(jīng)歷—即我們記憶的來(lái)源，能夠在突觸連接的力量上產(chǎn)生一種持久性的改變；為了使得記憶持久不會(huì)“褪色”，突觸的連接就必須保持強(qiáng)勁，此前研究人員發(fā)現(xiàn)，cpeb可以作為一種維持海參突觸連接力量的關(guān)鍵突觸蛋白，而海參是一種用于研究記憶的模式動(dòng)物，隨后的研究中研究者發(fā)現(xiàn)orb2也可以作為果蠅機(jī)體中的類似cpeb突觸蛋白的關(guān)鍵蛋白。

【12】cell：科學(xué)家闡明記憶形成的關(guān)鍵機(jī)制

最近，來(lái)自斯克里普斯研究所的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一對(duì)兒大腦蛋白的相互作用或許會(huì)對(duì)記憶力產(chǎn)生一種重要的效應(yīng)，相關(guān)研究或?yàn)殚_(kāi)發(fā)治療神經(jīng)變性疾病的新型藥物提供思路；該研究發(fā)表于國(guó)際雜志cell上，文章中研究者對(duì)兩種受體進(jìn)行了重要研究，其中一種是神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺，其主要參與學(xué)習(xí)、記憶、獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)行為、運(yùn)動(dòng)控制及其它功能，另外一種受體為胃饑餓素，其可以同食欲及能量的使用相互連接起來(lái)。

研究者roy smith教授指出，在動(dòng)物模型研究中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種受體相互作用時(shí)，胃饑餓素受體就會(huì)改變多巴胺受體的結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變其信號(hào)通路，這非常重要，因?yàn)樵S多臨床藥物都是基于此而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，比如對(duì)于精神分裂癥而言，患者的依從性會(huì)因?yàn)榉聪虻母弊饔枚憩F(xiàn)的較差，該研究或可利用神經(jīng)元制劑來(lái)通過(guò)靶向作用胃饑餓素間接修飾多巴胺，從而降低潛在的副作用。

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