工作记忆背后隐藏的大脑信号

一项新的研究发现，将特定类型的大脑模式持续更长时间可以改善大鼠的短期记忆。

该研究发表于6月14日的“科学”杂志在线发表的研究报告，称“工作记忆”，例如，当我们游览新社区时，脑细胞的临时激活，并记住我们在那天晚些时候的方式。

在纽约大学医学院的研究人员的带领下，这项新的研究发现，脑细胞(神经元)产生的信号 - 称为尖锐的波纹涟漪 - 会延长数十毫秒，并且当动物学习新的地方时捕获更多的信息。在熟悉的环境中。

当研究小组人为地将通过迷宫的最佳路径的记忆回忆中涉及的信号的长度加倍时，发现具有延长的涟漪的大鼠比没有操纵的大鼠更好地发现含糖奖励10-15%。

“我们的研究是我们研究领域中第一个对大脑区域称为海马体的内在神经元放电模式进行人工改变的研究，它提高了学习能力，而不像之前的尝试那样干扰它，”医学博士，医学博士GyörgyBuzsáki表示。纽约大学医学院神经科学与生理学系的比格斯教授。“经过数十年的研究，我们终于彻底了解了哺乳动物的大脑，足以改变其某些机制，从而可以指导未来治疗影响记忆的疾病。”

研究结果围绕着神经细胞，神经细胞“激发” - 或在其正负电荷的平衡中实现快速摆动 - 以传输协调记忆的电信号。Buzsáki的团队近年来发现，神经元群在节奏周期内以毫秒为单位激发 - 创建可以编码复杂信息的紧密连接的信号序列。

这种观察到的模式 - 电路不同部分的海马细胞短暂地聚集在一起 - 产生“尖锐的波纹涟漪”。当通过脑电图或脑电图(通过电极记录大脑活动的技术)以图形方式捕获时，模式以其形状命名。

Buzsáki说，涟漪代表了'重播'和学习信息片段的组合，这是将它们编织成动物记忆的过程的一部分。

在涟漪中

在目前的研究中，研究小组设计了实验，以便每次将大鼠放入迷宫时，在迷宫的左臂和右臂之间交替获取含糖水的正确途径。为了得到他们的奖励，老鼠不得不使用工作记忆，回忆他们在之前的试验中走了哪条路，并在下次选择相反的方式。

近年来在许多实验室中的研究已经确定海马“放置细胞”在进入时编码每个房间或迷宫的每个臂，然后当老鼠或人类记得去那里或者计划再去那里时再次开火。研究作者记录了作为大鼠的位置细胞的发射在迷宫中执行记忆任务，并且预测所采取的路线反映在每个尖波波纹中捕获的细胞发射序列中。

为了在任务驱动的导航过程中人工加倍大鼠脑细胞产生的涟漪，研究人员将海马细胞设计成包括光敏通道。通过微小的玻璃纤维照射光激活神经元，向自然发生的序列添加更多神经元，从而编码迷宫表示的更多细节。

重要的是，该研究还发现，延长的涟漪使得较慢射击的神经元能够被募集到它们的序列中。作者过去的研究表明，这些缓慢的神经元在改变它们的特性(更多塑料)方面会更好，因为它可以学到新东西。

相反，无论大鼠走哪条路线，波纹中较快的射击伴侣往往会启动序列。Buzsáki的团队一直在构建这样一个案例：这种“僵化”的神经元在经验中概括，编码每个新遇到的位置的熟悉(而不是新发现)方面。

“我们的下一步将是寻求了解如何通过非侵入性手段延长尖锐的波纹涟漪，如果我们成功将对治疗记忆障碍有影响，”第一作者，博士后研究员Antonio Fernandez-Ruiz说道。 Buzsáki的实验室。

与Buzsáki和Fernandez-Ruiz一起，纽约大学神经科学研究所的作者是第一作者Azahara Oliva，Eliezyer Fermino de Oliveira，Florbela Rocha-Almeida和David Tingley。

这项工作得到了Henry Wellcome博士后奖学金，EMBO博士后奖学金-ALTF 120-2017，FAPESP拨款2017 / 03729-2，国立卫生研究院拨款MH107396，NS074015和U19NS104590以及国家科学基金会拨款1707316的支持。

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