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大脑如何学会记住新地方

当您进入房间时,您的大脑会被感官信息轰炸。如果房间是您熟悉的地方,则大多数信息已存储在长期存储器中。但是,如果您不熟悉这个房间,那么您的大脑几乎立即会对其产生新的记忆。

麻省理工学院的神经科学家现在已经发现这种情况是如何发生的。脑干的一个小区域,即蓝斑轨迹,是对新的感觉刺激作出反应而激活的,这种活动触发了将多巴胺释放到海马的某个区域,以存储新位置的记忆。

“我们有能力在全新的环境中记忆某项体验的某些特定特征,而这种能力对于我们适应瞬息万变的世界至关重要,” Picower生物学和神经科学教授,医学博士Susumu Tonegawa说。位于皮克尔学习与记忆研究所的RIKEN-MIT神经回路遗传学中心。

该研究的资深作者Tonegawa补充说:“这项研究为电路机制的研究开辟了一条令人兴奋的途径,通过这种途径,行为相关的刺激被专门编码到长期记忆中,从而确保重要刺激比偶然刺激优先存储。”

前麻省理工学院研究科学家Wagatsuma Akiko是该研究的主要作者,该研究于12月25日当周在美国国家科学院院刊上发表。

新的地方

在大约15年前发表的一项研究中,Tonegawa的实验室发现海马中称为CA3的一部分负责形成新环境的记忆。他们假设当遇到一个新的位置时,CA3会从大脑的另一部分接收信号,从而刺激记忆形成。

他们认为该信号是由称为神经调节剂的化学物质携带的,它会影响神经元的活动。CA3从蓝斑轨迹(LC)和称为腹侧被盖区(VTA)的区域接收神经调节剂,该区域是大脑奖励电路的关键部分。研究人员决定将重点放在LC上,因为它已被证明可以广泛地投射到CA3上,并对新颖性做出响应,还有许多其他功能。

LC对包括视觉信息以及声音和气味在内的一系列感觉输入做出响应,然后将信息发送到其他大脑区域,包括CA3。为了揭示LC-CA3通讯的作用,研究人员对小鼠进行了基因工程改造,以便它们可以通过向形成连接的神经元照射光来阻止这些区域之间的神经元活动。

为了测试小鼠形成新记忆的能力,研究人员将小鼠放置在一个以前从未见过的大型开放空间中。第二天,他们又将它们放置在同一空间中。LC-CA3连接未中断的小鼠在第二天花费的时间要少得多,因为他们已经熟悉了环境。但是,当研究人员在第一次暴露于该空间时干扰了LC-CA3连接时,小鼠在第二天就探索了该区域,与第一天一样。这表明他们无法形成对新环境的记忆。

LC似乎通过将神经调节剂多巴胺释放到CA3区来发挥这种作用,这令人惊讶,因为已知LC是海马去甲肾上腺素的主要来源。研究人员认为,多巴胺的涌入有助于增强CA3增强突触并形成新位置记忆的能力。

他们发现,这种机制对于其他类型的内存(例如可怕事件的内存)并不是必需的,但似乎特定于新环境的内存。LC和CA3之间的连接对于在CA3中形成长期空间存储器是必需的。

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