我们的大脑如何形成记忆

Plaster phrenological models of heads, showing different parts of the brain, are seen at an exhibition at the Wellcome Collection in London March 27, 2012. We've pickled it, dessicated it, drilled it, mummified it, chopped it and sliced it over centuries, yet as the most complex entity in the known universe, the human brain remains a mysterious fascination. With samples of Albert Einstein's preserved brain on slides, and specimens from other famous and infamous heads such as the English mathematician Charles Babbage and notorious mass murderer William Burke, an exhibition opening in London this week is seeking to tap into that intrigue. The exhibition Brains: The Mind As Matter runs from March 29 to June 17. REUTERS/Chris Helgren (BRITAIN - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY SOCIETY HEALTH) - LM1E83R19LZ01
Neuroscientists at the University of Pennsylvania are one step closer to finding out how memories are formed.Image: REUTERS/Chris Helgren
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简要概述

研究团队绘制了外科手术患者在脑部直接植入电极后形成记忆时产生的电连接图谱。借助这些信息,他们绘制出了首幅全脑电连接图,展示大脑在形成记忆时的电连接。

通往杏仁核的路怎么走?

我们每个人随身携带着什么样的计算设备,储存着关于我们生活的所有重要信息,却让我们无法确切知道它是如何做到的?不是智能手机,而是我们的大脑。如今,宾夕法尼亚大学的神经科学家们已更进一步,开始揭开我们颅骨内这些致密脂肪组织如何形成记忆的奥秘;他们绘制出了首幅全脑电连接图。宾夕法尼亚大学(Penn)的神经科学家们已更进一步,开始揭开我们颅骨内这些致密脂肪组织如何形成记忆的奥秘;他们通过绘制首幅全脑电连接图实现了这一进展。

为了绘制全脑图谱,宾夕法尼亚大学的研究人员收集了近300名神经外科患者的数据。这些患者因监测癫痫发作而在脑部直接植入了电极。研究人员向每位患者展示一系列单词,然后请他们尽可能多地复述记得的单词。

研究人员发现,当一个人实际上正在形成新记忆时——在本例中,是记住屏幕上看到的一个单词——大脑会表现出增强的低频活动。这类活动主要推动额叶、颞叶和内侧脑叶之间的沟通;这些脑区对于将事件加工并转化为记忆至关重要。与此同时,患者大脑的高频活动也有所减弱。

“这表明,一个人要形成新记忆,必须同时完成两项功能。”宾夕法尼亚大学生物工程系医学博士/哲学博士项目学生、论文第一作者伊森·所罗门(Ethan Solomon)在一份新闻稿中表示:“脑区必须分别处理一种刺激,随后这些脑区还必须以低频彼此沟通。”

研究人员发表了这项全脑图谱研究的详细内容,刊载于《自然·通讯》。

Image: The Conversation

唤回记忆

这项研究是“恢复主动记忆”(RAM)项目的一部分。该项目由宾夕法尼亚大学神经科学家牵头,旨在通过脑刺激帮助恢复记忆。他们此前的研究显示,在预测记忆很可能无法形成时施加电刺激,可以改善记忆功能。

宾夕法尼亚大学心理学教授、美国国防高级研究计划局(DARPA)RAM项目首席研究员迈克尔·卡哈纳(Michael Kahana)表示,该项目的研究结果或可帮助神经科学家精细调整电刺激,以改善记忆。

卡哈纳在新闻稿中说:“我们现在可以着手探究,能否利用功能连接测量结果,来指导我们选择接受电刺激的目标脑区。”

RAM团队已公开发布其数据集,其中包含脑活动记录和刺激实验数据。让其他科学家能够分析这些信息,有助于提高取得突破的可能性,而这一突破可能改变许多人的生活,因为针对性记忆刺激是有望用于治疗痴呆症和阿尔茨海默病等当前一些最棘手神经系统问题的临床疗法。

随着知名人士开始参与相关研究,神经科学家似乎即将揭开我们每个人都拥有的这台强大计算机的一些奥秘。

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