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扩展脑电波涟漪可改善记忆力

一项新的研究发现,使特定类型的大脑模式持续更长的时间可以改善大鼠的短期记忆。

该研究于6月14日在线刊登在《科学》杂志上,该研究针对“工作记忆”,例如,当我们游览一个新的社区并记住当天晚些时候的样子时,大脑细胞的暂时激活。

在纽约大学医学院的研究人员的带领下,这项新研究发现,由脑细胞(神经元)产生的信号(称为尖波涟漪)更长了数十毫秒,并且在动物学习一个新的地方时比在动物中学习到的信息更多。熟悉的设置。

当研究小组人为地将涉及通过迷宫的最佳路线的记忆回忆所涉及的信号的长度人为加倍时,发现涟漪延伸的大鼠发现含糖奖励的能力比未经操纵的大鼠高出10-15%。

医学博士GyörgyBuzsáki博士说:“我们的研究是我们领域内第一个对称为海马体的大脑区域内在神经元放电模式进行人工改变的方法,该方法可以提高学习能力,而不是像以前的尝试那样干扰它。”纽约大学医学院神经科学与生理学系Biggs教授。“经过数十年的研究,我们终于对哺乳动物的大脑有了足够的了解,可以以某种方式改变其某些机制,从而可以指导设计影响记忆力的疾病的未来治疗方法。”

这项研究结果围绕着神经细胞,神经细胞“发射”-或在它们的正电荷和负电荷的平衡中快速摆动-以传输协调记忆的电信号。布扎萨基(Buzsáki)的团队近年来发现,在节奏周期中,神经元的集合在彼此之间的毫秒内触发-产生了紧密相连的信号序列,可以编码复杂的信息。

这种观察到的模式-电路不同部分的海马细胞短暂地一起射击-产生了“尖锐的波纹”。当通过脑电图或脑电图(一种通过电极记录大脑活动的技术)以图形方式捕获时,这些图案以其形状命名。

Buzsáki说,涟漪代表着所学信息片段的“重放”和结合,这是将其编织到动物记忆中的过程的一部分。

内波纹

在当前的研究中,研究小组设计了实验,使得每当将大鼠放入迷宫的左右臂之间时,交替获得糖水的正确途径。为了获得奖励,老鼠必须使用工作记忆,回忆起上一次试验的方式,并在下次选择相反的方式。

近年来,许多实验室的研究已经确定,进入后,海马“地方细胞”会编码每个房间或迷宫的每个臂,然后当老鼠或人类记得去那里或计划再次去那里时再次发射。该研究的作者记录了老鼠在迷宫中执行记忆任务时放出的位置细胞,并预测了在每条锐波波纹中捕获的细胞发射序列中所反映的路径。

为了在任务驱动的导航过程中人为地使大鼠脑细胞发出的波纹的持续时间加倍,研究人员设计了海马细胞以包含光敏通道。通过微小的玻璃纤维发出的光激活了神经元,将更多的神经元添加到自然发生的序列中,从而编码了迷宫表示的更多细节。

重要的是,该研究还发现,延伸的波纹使缓慢发动的神经元能够被吸收到其序列中。作者过去的研究表明,随着新知识的发展,这些迟钝的神经元在改变其特性(更可塑性)方面表现得更好。

相反,无论老鼠走哪条路线,涟漪中较快的射击对方都倾向于开始射击。布扎萨基(Buzsáki)的团队一直在建立这样的案例,即这种“刚性”神经元会在各种体验中泛化,并对每个新遇到的位置的熟悉(而不是新发现)进行编码。

该研究的第一作者安东尼奥·费尔南德斯·鲁伊斯博士说:“我们的下一步将是寻求了解如何通过非侵入性方法延长尖锐的波纹,如果成功,这将对治疗记忆障碍有影响。” Buzsáki的实验室。

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