大脑如何将时间接近形成的相关记忆联系起来

这一发现源于对小鼠的研究，研究人员使用先进的成像技术观察记忆的形成，包括捕捉活体动物单细胞分辨率的微型显微镜。

该研究表明，记忆存储在树突的结构中：当形成一个记忆时，受影响的树突被准备好捕捉在接下来的几个小时内到来的新信息，链接在时间上接近的记忆。

“如果你把神经元想象成计算机，那么树突就像计算机内部的微小计算机，每个都在进行自己的计算，”该研究的主要作者，俄亥俄州立大学心理学助理教授Megha Sehgal说道。“这一发现表明，我们的大脑能够链接在时间上接近的到来的相同树突位置的信息，扩展了我们对记忆组织方式的理解。”

该研究最近发表在期刊《自然神经科学》上。

尽管大多数学习和记忆研究主要关注单一记忆是如何在大脑中形成的，但Sehgal的实验室旨在确定我们如何组织多个记忆。

“这个想法是，我们并不是孤立地形成记忆。你不会形成一个单一的记忆。你会利用那种记忆，构建一个记忆框架，然后在需要做出适应性决策时从该框架中提取，”她说。

神经元是主要的脑细胞，已知负责编码和传递信息。树突——从神经元延伸出的像分支一样的突起——在信息处理过程中起着关键作用，接收incoming信息并将其传递给神经细胞体。

但树突并不仅仅是被动的导管——每个树突分支可以作为一个独立的计算单元。尽管人们认为树突在脑功能中扮演着重要角色，但迄今为止，它们如何塑造学习和记忆尚不清楚，Sehgal说道。

当小鼠在实验中在短时间内接触两个不同的环境时，团队发现这些空间的记忆变得相互连接。如果小鼠在其中一个空间接收到轻微的冲击，动物在两个环境中都最终由于恐惧而僵住，将来自一个房间的冲击与另一个房间关联起来。

该研究集中在回扣皮层（RSC），这是一个对空间和情境记忆至关重要的脑区。研究人员观察到，相互连接的记忆持续涉及相同的RSC神经元组及其树突分支。

团队通过可视化树突棘——神经元交流的树突上微小的突起，追踪这些变化在树突层面上的表现。新记忆的形成触发了聚集的树突棘的增加，这一过程对增强神经元之间的沟通并促进学习至关重要。

第一个记忆形成后的树突棘聚集在第二个时间接近的记忆形成期间更有可能吸引新的棘，物理上将这些经历在大脑中连接在一起。

为了确认树突在连接记忆中的作用，团队使用了光遗传学技术，这一技术让研究人员能够通过光控制神经元。通过重新激活在记忆形成期间活跃的特定树突片段，他们能够将原本不相关的记忆连接起来，进一步证明了树突变化在塑造记忆网络中的重要性。

除了揭示树突在连接记忆中前所未有的作用外，这些发现还为理解与记忆相关的疾病开启了新的途径，Sehgal说道。

“我们的工作不仅拓展了我们对记忆形成方式的理解，还提出了操纵更高阶记忆过程的令人兴奋的新可能性，”她说。“这可能对开发治疗与记忆相关的疾病如阿尔茨海默病的疗法产生影响。”

Sehgal与加州大学洛杉矶分校学习与记忆整合中心主任Alcino Silva共同主导这项研究，以及希腊研究与技术基金会研究主任Panayiota Poirazi。

这项工作得到了美国国家心理健康研究所、美国国家老龄研究所、Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson医学研究基金会、欧洲委员会、美国国立卫生研究院和爱因斯坦基金会柏林的支持。