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大脑记忆密码
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近日，华东师范大学公布重大科研成果，对此作出了解答——林龙年博士和美国波士顿大学钱卓教授（现任华师大长江讲座教授、脑功能基因组学重点实验室主任）在世界上首次发现了大脑记忆的编码单元与大脑密码的解读方法。数字化的编码形式使科学家们能对不同个体乃至不同种群动物的大脑活动进行直接比较和分析。
这一重要研究成果发表于最新一期的PNAS上。国际神经科学权威、美国科学院院士汤姆·休得豪夫评价此发现“将会对神经科学产生深刻影响，在此领域迈进了一大步”。
“大脑记忆密码”终于被解开，近日在华东师范大学脑功能基因组学重点实验室，研究的主持者之一林龙年博士详细介绍了破译“密码”的全过程。
观察脑活动有了直观“平台”
林龙年博士说，人类大脑是一个由约140亿个神经元组成的繁复的神经网络。但过去我们只能间接地通过对人的行为的测试来观测脑记忆的形成，即使像我们大家熟知的脑电图、核磁共振等检测仪器，也只能观察到大脑活动的一个“笼统”情况。如今他们的这项发现，就如同为人们观察大脑活动搭建了一个直观的“平台”，即通过检测大脑编码单元的活动状态直接解读大脑在学习过程中记忆的形成。
96根微电极插入小鼠“海马”
林龙年问记者，你知道“海马”吗？这是一个与记忆密切相关的大脑结构，因其形似海马而得名；它负责将人们新的经历转化为长期的记忆。海马受损的病人会日复一日津津有味地阅读同一张报纸，还总觉得自己是在看新闻（这一研究的另一位主持者钱卓，于1999年率研究小组，正是通过调节小鼠的海马和前脑中的NR2B基因，在普林斯顿大学制造了著名的“聪明鼠”，揭示了学习与记忆过程中的重要分子机制）。那么，记忆在神经网络的层次上又是如何编码的呢？换句话说，记忆在大脑中的物理形式是怎样的呢？为了获得这个对揭示大脑工作原理至关重要的答案，林龙年与钱卓一起，花了整整两年，运用最新的高密度多通道在体记录技术，以小鼠为对象进行了一系列的研究。
小鼠海马脑区只有半粒米大小，为了尽可能多地观测到单个神经元的活动情况，研究小组研制了世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠的海马区域，成功地记录到了多达几百个神经元的活动情况——传统的方法在小鼠上只能记录到几个至二十几个神经元。“这一步非常重要，”林龙年博士介绍说，“假如只能观察到几个神经元，就谈不上对神经元群体的编码进行分析了。”
记忆如何“刻骨铭心”
接下来，研究人员设计了几种新颖的行为模式来研究小鼠的神经编码，一种是在特定环境中给小鼠背部突然吹上一阵冷风，小鼠对这样的刺激会感到惊恐。另一种有趣的模式是，把小鼠放在特制的小电梯中做自由落体下降，如同人们在乘坐的电梯突然失控坠落的过程中所获得的记忆会刻骨铭心一样，小鼠对这种极其刺激的经验也会印象深刻。“由于这些经历能够产生令人难忘的记忆，我们猜想大脑中会有许多神经元参与这些记忆的编码，因此我们希望通过巧妙的实验设计与新记录技术的结合，来探索和破译大脑编码的奥秘。其后的实验观察发现，小鼠的海马区对这种惊吓刺激果然有着各种各样的放电反应，根据它们的反应特征，研究人员发现这些神经元组成了记忆编码的神经网络单元。更有意义的是，这些编码单元通过它们的激活状态可以把任何一种惊吓经历转化成一串二进制数字，这种数字化的编码形式使得科学家们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行直接的比较和分析。在观察到了这一有趣的编码方式后，钱卓教授曾感慨地说：“大脑记忆系统这种精美的操作设计真令人叹服！
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| 发 布 者： |
admin |
添 加 时 间： |
2008/12/26 |
点 击 数： |
504 |
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