一項新的研究發(fā)現(xiàn)，將特定類型的大腦模式持續(xù)更長時間可以改善大鼠的短期記憶。

該研究發(fā)表于6月14日的“科學”雜志在線發(fā)表的研究報告，稱“工作記憶”，例如，當我們游覽新社區(qū)時，腦細胞的臨時激活，并記住我們在那天晚些時候的方式。

在紐約大學醫(yī)學院的研究人員的帶領下，這項新的研究發(fā)現(xiàn)，腦細胞(神經元)產生的信號 - 稱為尖銳的波紋漣漪 - 會延長數(shù)十毫秒，并且當動物學習新的地方時捕獲更多的信息。在熟悉的環(huán)境中。

當研究小組人為地將通過迷宮的最佳路徑的記憶回憶中涉及的信號的長度加倍時，發(fā)現(xiàn)具有延長的漣漪的大鼠比沒有操縱的大鼠更好地發(fā)現(xiàn)含糖獎勵10-15%。

“我們的研究是我們研究領域中第一個對大腦區(qū)域稱為海馬體的內在神經元放電模式進行人工改變的研究，它提高了學習能力，而不像之前的嘗試那樣干擾它，”醫(yī)學博士，醫(yī)學博士GyörgyBuzsáki表示。紐約大學醫(yī)學院神經科學與生理學系的比格斯教授。“經過數(shù)十年的研究，我們終于徹底了解了哺乳動物的大腦，足以改變其某些機制，從而可以指導未來治療影響記憶的疾病。”

研究結果圍繞著神經細胞，神經細胞“激發(fā)” - 或在其正負電荷的平衡中實現(xiàn)快速擺動 - 以傳輸協(xié)調記憶的電信號。Buzsáki的團隊近年來發(fā)現(xiàn)，神經元群在節(jié)奏周期內以毫秒為單位激發(fā) - 創(chuàng)建可以編碼復雜信息的緊密連接的信號序列。

這種觀察到的模式 - 電路不同部分的海馬細胞短暫地聚集在一起 - 產生“尖銳的波紋漣漪”。當通過腦電圖或腦電圖(通過電極記錄大腦活動的技術)以圖形方式捕獲時，模式以其形狀命名。

Buzsáki說，漣漪代表了'重播'和學習信息片段的組合，這是將它們編織成動物記憶的過程的一部分。

在漣漪中

在目前的研究中，研究小組設計了實驗，以便每次將大鼠放入迷宮時，在迷宮的左臂和右臂之間交替獲取含糖水的正確途徑。為了得到他們的獎勵，老鼠不得不使用工作記憶，回憶他們在之前的試驗中走了哪條路，并在下次選擇相反的方式。

近年來在許多實驗室中的研究已經確定海馬“放置細胞”在進入時編碼每個房間或迷宮的每個臂，然后當老鼠或人類記得去那里或者計劃再去那里時再次開火。研究作者記錄了作為大鼠的位置細胞的發(fā)射在迷宮中執(zhí)行記憶任務，并且預測所采取的路線反映在每個尖波波紋中捕獲的細胞發(fā)射序列中。

為了在任務驅動的導航過程中人工加倍大鼠腦細胞產生的漣漪，研究人員將海馬細胞設計成包括光敏通道。通過微小的玻璃纖維照射光激活神經元，向自然發(fā)生的序列添加更多神經元，從而編碼迷宮表示的更多細節(jié)。

重要的是，該研究還發(fā)現(xiàn)，延長的漣漪使得較慢射擊的神經元能夠被募集到它們的序列中。作者過去的研究表明，這些緩慢的神經元在改變它們的特性(更多塑料)方面會更好，因為它可以學到新東西。

相反，無論大鼠走哪條路線，波紋中較快的射擊伴侶往往會啟動序列。Buzsáki的團隊一直在構建這樣一個案例：這種“僵化”的神經元在經驗中概括，編碼每個新遇到的位置的熟悉(而不是新發(fā)現(xiàn))方面。

“我們的下一步將是尋求了解如何通過非侵入性手段延長尖銳的波紋漣漪，如果我們成功將對治療記憶障礙有影響，”第一作者，博士后研究員Antonio Fernandez-Ruiz說道。 Buzsáki的實驗室。

與Buzsáki和Fernandez-Ruiz一起，紐約大學神經科學研究所的作者是第一作者Azahara Oliva，Eliezyer Fermino de Oliveira，F(xiàn)lorbela Rocha-Almeida和David Tingley。

這項工作得到了Henry Wellcome博士后獎學金，EMBO博士后獎學金-ALTF 120-2017，F(xiàn)APESP撥款2017 / 03729-2，國立衛(wèi)生研究院撥款MH107396，NS074015和U19NS104590以及國家科學基金會撥款1707316的支持。