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Nature:死后大脑会泄露你的秘密?

摘要 : 从死后的大脑切片中提取生前的信息,这似乎是科幻小说才会有的情节。然而,这种“读心术”已经成为了现实。3月2日,冷泉港实验室(CSHL)的研究团队在Nature上发表文章指出,“读取”大脑切片可以准确判断大鼠生前接受的行为训练。这项工作有助于人们进一步理解,大脑学习和记忆的编码机制。

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从死后的大脑切片中提取生前的信息,这似乎是科幻小说才会有的情节。然而,这种“读心术”已经成为了现实。3月2日,冷泉港实验室(CSHL)的研究团队在Nature上发表文章指出,“读取”大脑切片可以准确判断大鼠生前接受的行为训练。这项工作有助于人们进一步理解,大脑学习和记忆的编码机制。

“神经科学家们之前鉴定了与学习有关的大脑区域,”领导这项研究的Anthony Zador教授说。“我们希望更进一步,探索神经连接改变是如何编码行为应答的。”

研究人员决定在大鼠中研究声音线索转化为行动的过程。他们首先对大鼠进行训练,使其将特定声音与奖励关联起来。大鼠根据声音改变(比如大号变为长笛),在盒子的左边或右边寻找奖励物品。

研究人员在之前的工作中发现,特定的神经元群体对于这种训练非常关键。这个神经元群体在大脑听觉区域传输信息,从听觉皮层到听觉纹状体。现在,他们在大鼠接受训练的时候,检测了上述神经连接的强度。“我们发现,对应动物接受训练的情况,听觉纹状体存在一个活性梯度,”Zador解释道。

研究人员在此基础上推测,也许能够通过死后的大脑切片,判断大鼠经历过怎样的训练。“我们惊讶的发现这种判断是完全正确的。这说明我们破解了一个动物编码记忆的神经密码。从本质上来看,我们读到了这些大鼠的思想。”

“几十年来,科学家们一直在尝试理解大脑的记忆,”NIH的项目主管James Gnadt博士说。“这项研究表明,科学家们能够精确找到代表特定记忆的突触。”

Zador认为,这项研究的结果可以推广到其他感觉系统和大脑部分。“我们迫不及待地要把这一方法应用到更复杂的学习形式和感觉系统中,比如说视觉。”

原文链接:selecive corticostriatal plasticity during acquisition of an auditory discrimination task

Perceptual decisions are based on the activity of sensory cortical neurons, but how organisms learn to transform this activity into appropriate actions remains unknown. Projections from the auditory cortex to the auditory striatum carry information that drives decisions in an auditory frequency discrimination task1. To assess the role of these projections in learning, we developed a channelrhodopsin-2-based assay to probe selecively for synaptic plasticity associated with corticostriatal neurons representing different frequencies. Here we report that learning this auditory discrimination preferentially potentiates corticostriatal synapses from neurons representing either high or low frequencies, depending on reward contingencies. We observe frequency-dependent corticostriatal potentiation in vivo over the course of training, and in vitro in striatal brain slices. Our findings suggest a model in which the corticostriatal synapses made by neurons tuned to different features of the sound are selectively potentiated to enable the learned transformation of sound into action.

来源: Nature 浏览次数:294

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