寻找大脑中的 “冥想盆”,还原真实的记忆

来源: 生物通 / 作者: 2020-11-18
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大脑对我们感官收集的信息进行编码。然而,为了感知和与环境互动,这些感觉信号必须在大脑中储存的过去经验和个人当前目标的背景下进行解释。

由弗莱堡大学医学院教授、马克斯普朗克脑研究所的研究小组组长 Johannes Letzkus 博士领导的研究小组现在已经确定了这种依赖经验的所谓自上而下信息的关键来源。科学家们已在《Science》杂志上发表了他们的研究结果。

新皮层是人脑中最大、最强大的区域。它所有重要的认知功能都是由两种截然不同的信息流汇聚而成的:一种是 “自下而上” 的信息流,它代表来自环境的信号;另一种是 “自上而下” 的信息流,它传递的是关于过去经验和当前目标的内部生成的信息。Letzkus 说,这些内部生成的信息究竟是如何在何处被处理的,这个问题在很大程度上还没有被探索。这促使他和他的团队寻找这些自上而下信号的来源。科学家们成功地确定了丘脑的一个区域,作为这些内部信息的关键候选区域。

基于此,Letzkus 实验室的博士后研究员 M.Belén Pardi 博士开发了一种策略来测量小鼠新皮质中单个丘脑突触在学习范式前后的反应。Pardi 解释说:“没有相关性的中性刺激是由这种途径中的小而短暂的反应编码的,学习强烈地促进了它们的活动,使信号随着时间的推移变得更快和更持久。

“当我们比较获得性记忆的强度和丘脑活动的变化时,我们真的很确信:这揭示了一个很强的正相关,表明来自丘脑的输入显著地编码了刺激的习得行为相关性。”

在与柏林理工大学的 Henning Sprekeler 博士的团队一起进行的进一步实验和计算机建模中,研究人员发现了一种先前未知的机制,可以精细地调节这些信息,并在新皮层最外层发现了一种特殊类型的神经元,它动态地控制着这些自上而下的信号流。这证实了科学家们的假设,丘脑对感觉新皮质的投射是以前与感觉刺激相关的经验的关键信息来源。“这种自上而下的信号在一些大脑疾病中被破坏,比如自闭症和精神分裂症我们希望,目前的结果也将使我们能够更深入地了解这些严峻条件下的不适应变化,”Letzkus 说。

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