长期以来,科学家们一直在推测新记忆形成时大脑中发生的物理变化。现在,国家生理科学研究所 (NIPS) 的研究揭示了这个有趣的神经学之谜。
在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中,研究小组通过使用一种结合光学和机器学习方法的新颖方法,成功地检测了与创伤记忆有关的大脑神经元网络,捕获了记忆形成过程中发生的复杂变化,并记录了创伤记忆的过程。揭示创伤记忆产生的机制。
动物为了生存而学习适应不断变化的环境。联想学习(包括经典条件反射)是最简单的学习类型之一,在过去的一个世纪中得到了深入的研究。在过去的二十年中,分子、遗传和光遗传学方法的技术发展使得识别控制新联想记忆的形成和检索的大脑区域和特定神经元群成为可能。
例如,内侧前额叶皮层(dmPFC)的背侧部分对于啮齿动物联想恐惧记忆的检索至关重要。然而,该区域的神经元编码和检索联想记忆的方式尚不清楚,这也是研究小组旨在解决的问题。
“在恐惧记忆检索过程中,dmPFC 显示出特定的神经激活和同步性,并引发恐惧反应,例如冻结和心率减慢,”主要作者 Masakazu Agetsuma 解释道。
“人工沉默小鼠的 dmPFC 可以抑制恐惧反应,这表明该区域需要回忆联想的恐惧记忆。因为它与涉及学习和相关精神疾病的大脑系统有关,我们想探索 dmPFC 的变化是如何具体发生的。调节新的联想记忆信息。”
研究小组使用纵向双光子成像和各种计算神经科学技术来确定小鼠前额皮质在学习恐惧调节范式后神经活动如何变化。前额叶神经元的行为方式非常复杂,每个神经元都会对各种感觉和运动事件做出反应。
为了解决这种复杂性,研究小组开发了一种基于“弹性网络”(一种机器学习算法)的新分析方法,以识别哪些特定神经元编码恐惧记忆。他们使用图形建模进一步分析了神经元的空间排列和功能连接。