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PNAS:发现储存“时间记忆”的脑部细胞

作者:临床医学
出处:www.lunrr.com
时间:2020-02-19
作者:亮亮来源:腾讯科技发布时间:2009

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PNAS:储存“时间记忆”的脑细胞发现

神经科学家通过实验在人脑中发现储存“时间记忆”的神经元

据国外媒体报道,麻省理工学院的神经科学家通过实验在人脑中发现储存“时间记忆”的神经元。

几十年来,神经科学家一直在理论上认为,人类大脑中的一些细胞可以给我们大脑中的日常事件贴上“时间标签”,这样我们就可以及时回忆过去发生的事情的时间。然而,科学界没有找到令人信服的证据来证明脑细胞的存在,帮助我们记住事件发生的时间。

最近,麻省理工学院的安格雷比尔教授和他的研究团队发现灵长类动物大脑中有一类神经元细胞能够准确地编译和存储时间信息。安-格雷布耶鲁说:“我们的大脑用时间来标记一切,这使得我们回忆事情变得非常简单。当我们回忆事物时,我们首先过滤这些时间标签,然后通过时间标签从记忆中提取相关的事物。”这种精确的时间记忆对于日常活动非常重要,比如开车或弹钢琴,对于我们回忆过去也非常重要。这一发现发表在新一期的美国《国家科学院院刊》 (PNAS)杂志上。研究结果可用于治疗帕金森综合征和其他导致记忆丧失的疾病。

An-Greb Yale的实验小组首先按照规定训练两只恒河猴完成一个简单的眼球运动实验。收到“开始”命令后,两只猕猴以自己的速度完成了眼球运动实验。研究小组用相应的仪器同步记录了两只恒河猴大脑中数百个神经元的电信号。同时,实验小组用相关仪器同步记录了两只恒河猴大脑中数百个神经元细胞的电信号,由日本脑研究所的藤井智(NaotakaFujii)和宾夕法尼亚州立大学的金德哲领导的研究小组对这些电信号进行了数学分析。

分析后发现,当恒河猴收到“开始”实验命令时,恒河猴大脑中的神经元细胞总是在特定时间内由大脑发出,例如恒河猴收到“开始”实验命令后的100毫秒、110毫秒或150毫秒等。安-格雷布耶鲁说:“对这些实验数据的分析表明,我们已经在恒河猴的大脑中发现了储存时间记忆的脑细胞,我们一直在寻找这些脑细胞,但没有找到。”

这些储存时间记忆的神经元位于大脑的前额皮质和纹状体区域,这也是人脑控制学习、运动和思维的重要区域。安-格雷布耶鲁(Ann-Greb Yale)表示,虽然这个实验主要集中在恒河猴大脑的前额皮质和纹状体区域,但这些能够储存时间记忆的神经元细胞肯定存在于大脑的其他区域。

关于这项研究结果的应用,安-格雷布耶鲁说,这项研究的结果可以帮助帕金森病患者康复。由于大脑时间记忆障碍,帕金森病患者在寻找和传递时间记忆方面总是比正常人慢。因此,帕金森病患者不能像正常人一样按照正确的时间完成日常活动。根据这个实验的结果,在治疗帕金森氏病患者时,轻轻叩击等外部刺激可以帮助患者的大脑加快对时间记忆的搜索,从而使患者说话时会显得更加清晰。此外,医生还可以通过神经元修复装置或神经元修复药物(这些药物含有神经元细胞所需的多巴胺和血清素等)帮助帕金森病患者康复。)。

在下一项研究中,安-格雷布耶鲁将关注大脑如何制造这些带有“时间记忆标签”的神经元细胞,以及这些时间记忆细胞如何控制人们的行为和学习活动。另一个重要的研究问题是为什么大脑在不同的环境中对时间有不同的感觉。安-格雷布耶鲁说:“有时我们觉得时间过得很快,但有时却过得很慢。所有这些都可以用具有时间记忆的神经元细胞来解释。”

美国匹兹堡大学神经生物学教授彼得斯特里克(Peter Strick)高度评价了这项实验的结果,斯特里克认为这是对大脑如何记录和表达时间概念的新解释。斯特雷克说:“我们对光、声音、触觉、冷热感知、嗅觉等有特定的感觉感受器。但是我们没有特定的感觉感受器。时间的感知和储存是由大脑自己形成和运行的。”

阅读

物理学家组织网(英文)

美国《国家科学院院刊》已发表论文摘要(英文)

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