摘要：如果你曾经注意到，同一天的记忆似乎是有联系的，而相隔数周的事件却让人感觉是分开的，那么一项新研究揭示了其中的原因：我们的大脑将时间相近的记忆进行物理联系，不是在神经元的细胞体中，而是在它们多刺的延伸部分（称为树突）中。

如果你曾经注意到，同一天的记忆似乎是有联系的，而相隔数周的事件却让人感觉是分开的，那么一项新研究揭示了其中的原因：我们的大脑将时间相近的记忆进行物理联系，不是在神经元的细胞体中，而是在它们多刺的延伸部分（称为树突）中。

这一发现源于对小鼠的研究，研究人员利用先进的成像技术观察了记忆的形成，包括利用微型显微镜捕捉活体动物的单细胞分辨率。

研究表明，记忆存储在树突区室中：当一个记忆形成时，受影响的树突就会准备好捕获接下来几个小时内到达的新信息，将时间上接近的记忆联系起来。

“如果你把神经元想象成一台计算机，树突就像是神经元内部的微型计算机，每个树突都执行着自己的计算，”主要作者、俄亥俄州立大学心理学助理教授梅加·塞加尔 (Megha Sehgal) 说道。“这一发现表明，我们的大脑可以将时间接近的信息与树突的同一位置联系起来，从而扩展了我们对记忆组织方式的理解。”

该项研究最近发表在《自然神经科学》杂志上。

尽管大多数学习和记忆研究都集中于大脑中单一记忆的形成方式，但 Sehgal 实验室的目标是确定我们如何组织多个记忆。

“这个想法是，我们不会孤立地形成记忆。你不会形成单一的记忆。你会利用这些记忆，建立一个记忆框架，然后在需要做出适应性决定时从这个框架中提取信息，”她说。

神经元是大脑的主要细胞，负责编码和传递信息。树突（从神经元延伸出来的树枝状突起）在信息处理过程中起着关键作用，负责接收传入的信息并将其传递到神经元细胞体。

但树突不仅仅是被动的管道——每个树突分支都可以充当独立的计算单元。Sehgal 说，尽管人们认为树突在大脑功能中发挥着重要作用，但它们如何影响学习和记忆至今仍不清楚。

研究小组在实验中让小鼠在短时间内处于两种不同的环境中，结果发现小鼠对这些空间的记忆产生了联系。如果小鼠在其中一个空间受到轻微电击，它们最终会在两个环境中因恐惧而僵住，将一个房间的电击与另一个房间的电击联系起来。

这项研究的重点是后压皮质 (RSC)，这是大脑中对空间和情境记忆至关重要的区域。研究人员观察到，关联的记忆始终与同一组 RSC 神经元及其树突分支有关。

研究小组通过观察树突棘（树突上的微小突起，神经元通过此处进行交流）在树突水平上追踪了这些变化。新记忆的形成引发了树突棘簇的增加，这一过程对于加强神经元之间的交流和促进学习至关重要。

第一个记忆之后形成的树突棘簇更有可能在第二个紧密相关的记忆中吸引新的树突棘簇，从而在大脑中将这些经历物理联系起来。

为了证实树突在记忆连接中的作用，研究小组使用了光遗传学，这是一种允许研究人员用光控制神经元的技术。通过重新激活在记忆形成过程中活跃的特定树突片段，他们能够将原本不相关的记忆联系起来，进一步证明了树突变化在塑造记忆网络中的重要性。

Sehgal 表示，除了阐明树突在连接记忆中以前未知的作用之外，这些发现还为理解记忆相关疾病开辟了新的途径。

“我们的研究不仅拓展了我们对记忆形成过程的理解，还为操纵高阶记忆过程提供了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）的疗法具有重要意义。”

Sehgal 与加州大学洛杉矶分校学习与记忆综合中心主任 Alcino Silva 以及希腊研究与技术基金会研究主任 Panayiota Poirazi 共同领导了这项研究。

这项工作得到了美国国家心理健康研究所、美国国家老龄化研究所、米里亚姆博士和谢尔登·G·阿德尔森医学研究基金会、欧盟委员会、美国国立卫生研究院和柏林爱因斯坦基金会的支持。

期刊参考：

来源：人工智能学家