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大脑区域的复杂对话有助于我们检索适当的信息

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你有计划在回家的路上拿起杂货吃晚饭。现在,你在办公室里,手里拿着咖啡。一位同事下降,询问即将召开的会议需要什么材料。

你的回答很可能不是“胡萝卜”。这是因为人脑中包含的电路会检索适合当前情况的记忆。

波士顿大学Howard Eichenbaum实验室的新工作威廉·费尔菲尔德·沃伦(William Fairfield Warren)杰出的教授和BU的记忆中心主任,大脑,表明这个电路跨越了大脑的距离,并支持两个大脑结构之间的复杂对话。这项研究于2199年5月4日在线发表,自然神经科学是最早描述控制复杂行为的大脑电路的操作之一。通过揭示大脑区域之间的通信细节以获取适当的记忆,这些发现可能会给临床研究人员提供线索,哪些通信信道可能会破坏记忆的脑功能障碍。 “加州大学戴维斯分校的神经科学家Charan Ranganath说:”理解这个系统几乎可以影响任何影响记忆的疾病,从精神分裂症,抑郁症,癫痫到创伤性脑损伤和创伤后应激障碍。研究人类的记忆,但没有参与这项研究。 “我们真的有兴趣了解使用知识做出决定的能力。”

Froot循环搜寻

为了研究一个复杂的人类行为,例如在正确的时间记住适当的信息,Eichenbaum必须训练老鼠记忆一个重要的信息,然后找到一个方法让他们使用它。所以他的队伍训练老鼠在花盆里找到Froot Loops。他说:“大鼠绝对是Froot Loops的核心。

例如,老鼠得知在A房间里,谷物藏在盛有紫色塑料珠的罐子里,味道很甜。但是在B房间里,货物放在盛满黑色碎纸的锅里,闻着辛辣味。 Eichenbaum说:“老鼠的气味和质地很好,所以我们用质地和嗅觉提示来指导他们表达自己的记忆。

随着老鼠从一个房间到另一个房间,Eichenbaum的团队使用插入大脑的电极记录他们的大脑活动。他们监视海马,这个海马已经被认为是大脑中的记忆所在,而前额皮质被认为是一个协调者。

基于当前上下文指导记忆选择的电路跨越老鼠大脑。信息从大脑下部的腹侧海马体(vHPC)流向前额叶皮层(mPFC),然后返回到大脑顶部附近的背侧海马体(dHPC)。电路故障可能导致不同类型的内存问题,包括内存丢失,也无法确定哪些内存适合当前情况。图表由Howard Eichenbaum提供

在之前的研究中,研究小组已经了解到前额叶皮质中的神经元与表示奖励的线索(例如一个包含一些Froot环的特定壶)有关。他们还确定了一个区域的神经元,称为腹侧海马,识别大鼠所在的房间。当大鼠识别出之前看到的花盆时,背侧海马中的神经元发生火灾。在这个最近的实验中,他们了解了大脑如何将这些信息放在一起来指导一个决定,比如哪个罐子要挖。

例如,当大鼠进入房间A时,腹侧海马传递到前额叶皮层,将背景设置到房间A.背海马开始发射,因为它承认花盆。前额叶皮层知道房间A的奖励是在紫色珠子的盆中,将这些信息发送给背海马,告诉它哪个记忆起作用。 Eichenbaum说:“这两个地区一起运作,就像握手一样。 “我们在神经元的层面上看到了认知生活中发生的事情。”

有目的的记忆

这种握手很重要,因为许多事情可能会出错打断它。 Eichenbaum的队伍暂时禁用了 前额叶皮层,老鼠在每一个锅里觅食,不是因为他们不认识这些锅,而是因为他们不知道哪个锅里有回报,而是根据他们所在的房间。“前额叶皮层有非常特殊的作用, Eichenbaum说。 “它不能激活正确的记忆,而是防止错误的回忆侵入。”

这个发现可能与精神分裂症等人类疾病有关。患有这种疾病的人记住事情没有困难,但往往无法滤除不相关或不适当的信息。兰加纳特说:“如果海马记得一些东西,那就是一只手鼓掌的声音。 “它不会帮助你,除非它到达可以使用这些信息来作出决定或行动的区域。”

在前额叶皮质和背侧海马之间,大脑之间没有直接的解剖学联系,所以目前还不清楚消息在它们之间传递。但是Eichenbaum的研究表明,可能存在间接的双向途径,涉及缓慢的,脉动的脑节律,称为θ节律。这些节奏起源于大脑中间的深层结构,在海马和前额皮质之间同步,并允许信息在它们之间流动。

为了探索这种可能性,Eichenbaum正在使用光遗传学,这是一个强大的工具,可以让研究人员在大鼠的大脑中配置特定的神经元,以便使用激光打开或关闭它们。 Eichenbaum说:“我们希望追踪对这一对话至关重要的整个电路。

Theta节奏也是像Ranganath这样的研究人员的重要线索。他说:“现在我们必须研究人脑中的θ活动,因为我们认为这与你记住需要记住的事情的能力有关。



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