神经科学家揭示大脑记忆时间关联事件机理(新研究揭示了记忆是如何形成的)

美国麻省理工学院的神经科学家发现，大脑中的两个神经回路可控制时间关联事件记忆的形成，是大脑记忆机制研究方面的重大进展。

人类的大脑很难记住日常琐碎的、司空见惯的小事，但对于有意义的次序事件的记忆却会十分清晰。举例来说，如果你在听到尖锐的汽车刹车声后，目睹了一场车毁人亡的惨剧，此后在你的人生中，一旦再次听到类似的声音，你就会不由自主地恐惧。这说明，你的大脑已经将刹车声与车祸紧密地联系在了一起。时间关联事件记忆对人类生存具有十分重要的意义，它可以帮助大脑判断如何趋利避害。

对事件的记忆又称为情景记忆，是指对特定时间、地点、经历的事情和经验的记忆（时空背景标记）。海马是情景记忆的重要脑部结构，除了要协调时间、地点和事件三要素外，还需要联通内嗅皮层。内嗅皮层有很多层，可从大脑感觉处理区接受诸如景色和声音等感觉信息，并将感觉信息传到海马。

此前关于位置与关联对象的研究比较充分。海马的特定神经元被称为位置细胞，负责处理空间信息。当动物到达某一特定地点时，会激活位置细胞。但对时间与关联对象的研究则相对落后。

2011年，麻省理工学院的神经科学家发现了突触回路。该回路负责联通内嗅皮层第3层和海马ca1区，与双事件记忆相关。当该区受损后，动物失去对声音的恐惧。

在最新的研究中，研究人员发现了一个前所未知的神经回路，他们将其称为岛细胞，形成于内嗅皮层的第2层，可激活海马ca1区的抑制神经元，抑制由突触回路激活的ca1区神经元。该回路可产生一个反向平衡，抑制大脑将两个事件关联在一起。研究人员推测，这一途径可避免大脑不断将不重要的事件在时间上进行关联。

他们利用光遗传学技术，即在光线的作用下，可令特定神经元打开或关闭的技术，证明了突触回路和岛细胞之间的相互影响。

正常小鼠可关联事件的最大时间差约为20秒，研究表明，提高内嗅皮层第3层细胞活性或抑制第2层岛细胞可延长该期限；同样，抑制第3层细胞或激活第2层岛细胞可缩短该期限。

研究人员推测，通过延长ca1区的兴奋，可使动物对声音的记忆保持足够长，并可将双事件关联在一起。目前研究人员正在研究ca1区是否在双事件的整个间隔区间内一直保持兴奋。

该发现十分重要，它表明内嗅皮层的不同神经元在向海马提供信息时所具有的重要功能。这两个神经回路的交互作用，对动物及人类的生存具有十分重要的意义，它既可以避免因心惊胆裂而导致的惊慌失措，又可避免因粗心大意而导致的猝不及防。

新研究揭示了记忆是如何形成的

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大脑如何将来自外界的信息转化为我们记得的东西?一个由国际人脑项目研究人员组成的国际研究小组放大了纹状体中的神经元回路，纹状体是涉及记忆，行为和奖励学习的大脑结构。这项发现发表在《PLOS计算生物学杂志》上，增加了我们对神经系统基本功能及其学习和适应不断变化的条件的能力的了解。
我们都知道这种经历：我们听到一种乐曲，并且它以某种方式留下了自己的印记，因此，即使几十年后，当我们再次听到它时，我们也会意识到它。我们只看过梵高的一幅画，这幅画一直给我们留下深刻的印象。但是，如此短暂的旋律如何成为大脑的一部分，并导致形成影响我们行为的记忆呢?
大脑中的信息处理发生在通过突触相互连接的神经元回路中。这些突触的每次修改都会影响我们记忆事物或对某些刺激做出反应的方式。调节神经元回路的一种方法是通过突触可塑性过程，其中某些突触随着时间的推移会随着神经活动的增强或减弱。通过分析突触修饰基础的生化反应网络，海德堡，洛桑，朱利希和斯德哥尔摩的科学家已经获得了有关可塑性机制的新见解。
如果我们想加深对分子水平计算中诸如学习和记忆形成等高级现象的认识，那么可塑性机制的仿真至关重要。
在神经元中，外部和内部信息处理通过确定突触可塑性的突触信号转导网络进行。有时，甚至单个分子也能够在这些网络中实现计算能力。一种这样的情况是哺乳动物腺苷酸环化酶家族，其可以将细胞外信号翻译成细胞内分子cAMP，这是主要的细胞第二信使信号分子之一。Forschungszentrum Juelich的Paolo Carloni说：这些酶让我着迷了很长时间，因为真正重要的不是催化反应有多快，而是大自然如何严格控制这些化学机器：具体辅助蛋白通过精确地靶向AC酶，启动化学反应，其他酶则阻止它们。我们的工作为理解这些AC蛋白的分子识别迈出了重要的一步，在此基础上，神经元可以以惊人的精确度和保真度控制AC催化反应的速度。这继而激活了神经功能所必需的后续下游过程。
本文提供的结果包括海德堡理论研究所的丽贝卡韦德研究小组，洛桑联邦理工学院的Ursula Roethlisberger，洛桑大学的Paolo Carloni和皇家学院的Jeanette Hellgren Kotaleski斯德哥尔摩技术学院。该项目已从人脑项目获得资助。大脑表达9种膜结合AC变体，而AC5是纹状体中的主要形式。在奖励学习过程中，cAMP产生对于加强从皮质神经元到纹状体主要神经元的突触至关重要，其形成依赖于多种神经调节系统，如多巴胺和乙酰胆碱。在这项研究中，有必要将四个实验室的科学家的不同计算专业知识集中在一起，以多尺度模拟方法来构建依赖AC5的信号系统的动力学模型， Rebecca Wade领导了这项研究。海德堡理论研究所。通过这种模式，
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