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科学家解释记忆是如何结合在一起的

索尔克研究所的科学家们创造了一种新的记忆模型,解释了神经元如何在事件发生几个小时后保留选定的记忆。这个新框架提供了一个关于记忆如何工作的更完整的画面,它可以为帕金森症、阿尔茨海默症、创伤后应激障碍和学习障碍等疾病的研究提供信息。

科学家解释记忆是如何结合在一起的

“以前的记忆模型是基于快速活动模式的,”Salk的Francis Crick主席兼Howard Hughes医学研究所研究员Terrence Sejnowski说。“我们的新记忆模式使我们能够在数小时内而不是瞬间整合经验。”

在过去的几十年里,神经科学家揭示了长期记忆是如何储存的。对于重大事件,比如被狗咬了一口,激活的脑细胞中会迅速产生大量的蛋白质来产生新的记忆。其中一些蛋白质在特定神经元的特定位置停留数小时后就会分解。

这一系列的生物化学事件使我们能够记住有关这一事件的重要细节,例如,在狗咬伤的情况下,狗咬的是哪条狗,它在哪里,等等。

科学家在建立记忆存储模型时遇到的一个问题是,为什么只有选择性的细节,而不是1-2小时内的所有东西都能被强烈记住。Sejnowski和第一作者,Salk博士后研究员Cian O’donnell,通过整合以前文献的数据,建立了一个模型,该模型将分子和系统对记忆的观察结果联系起来,解释了1-2小时的记忆窗口是如何工作的。这项工作在最新一期的《神经元》杂志上有详细介绍。

通过计算建模,O 'Donnell和Sejnowski表明,尽管在一个给定的回路中,许多神经元都可以获得这些蛋白质,但当后续事件激活与原始事件相同的神经元时,记忆会被保留下来。科学家们发现,蛋白质在特定神经元和神经元周围特定区域的空间定位可以预测哪些记忆被记录下来。这种空间模式框架成功地预测了作为时间和位置重叠的数学函数的记忆保留。

“这项研究做的一件事是将细胞层面的记忆形成过程与系统层面联系起来,”奥唐纳说。“时间窗口的重要性已经确立;我们研究出内容是如何决定记忆是否被记住的。我们证明了一组想法是一致的,足以解释现实世界中的一些事情。

这个新模型还提供了一个潜在的框架,用于理解梦中记忆的泛化是如何处理的。

虽然关于睡眠还有很多未知,但研究表明,白天的重要记忆经常在大脑中循环,从海马状突起的临时记忆到大脑皮层的长期记忆。研究人员在非做梦的睡眠中观察到大部分记忆的形成。关于梦中是否以及如何进行记忆打包或巩固,我们知之甚少。然而,奥唐纳和塞诺维斯基的模型表明,某些记忆的保留确实发生在做梦的过程中。

“在睡眠中,记忆会重新组织——你强化了一些记忆,却失去了一些你不再需要的记忆,”奥唐纳说。“此外,人们在睡眠中学习抽象概念,但不知道神经层面的泛化过程是如何发生的。”

通过应用他们在1-2小时内重叠活动的理论发现,他们提出了一个关于记忆抽象过程如何在睡眠中工作的理论模型。

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