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新宝创造奇迹神经科学家在小鼠的大脑中植入错误的记忆

2020-03-23 01:27

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神经科学家在小鼠的大脑中植入错误的记忆

麻省理工学院的神经科学家确定了记忆痕迹存储在小鼠海马体中的细胞(以红色突出显示)

在一项新的研究中,神经科学家在小鼠的大脑中植入了虚假的记忆,这表明,回忆记忆背后的大脑神经机制无论是虚假的还是真实的记忆都是相同的

错误记忆的现象已得到充分证明:在许多法院案件中,被告基于对证人和受害人的证词而被定罪,证人和受害人确信自己已被追回,但脱氧核糖核酸证据后来推翻了这一定罪

麻省理工学院的神经科学家朝着理解这些错误记忆的产生方式迈出了一步,他们可以在小鼠的大脑中植入错误的记忆

他们还发现,这些记忆的许多神经学痕迹在本质上与真实记忆相同

picower生物学和神经科学教授,描述《科学》杂志7月25日版研究结果的论文的高级作者susumu tonegawa说,无论是虚假的记忆还是真实的记忆,导致记忆恢复的大脑神经机制都是相同的

这项研究还提供了进一步的证据,即记忆存储在神经元网络中,这些记忆形成了每次经历的记忆痕迹,这是我们tonegawas实验室去年首次证实的一种现象

神经科学家长期以来一直在寻找这些记忆痕迹(也称为印记)的位置

在这对研究中,麻省理工学院picower学习与记忆研究所的tonegawa及其同事表明,他们可以识别出组成特定记忆记忆体的一部分的细胞,并使用一种称为光遗传学的技术将其重新激活

该论文的主要作者是研究生史蒂夫·拉米雷斯(steve ramirez)和研究科学家许旭(xu liu)

其他作者包括技术助理pei-ann lin,研究科学家junghyup suh和博士后michele pignatelli,roger redondo和tomas ryan

求the

情景记忆是对经验的记忆,是由几个元素的关联构成的,包括对象,空间和时间

这些关联由神经元的化学和物理变化以及对神经元之间的连接的修改来编码

这些言语在大脑中的位置一直是神经科学领域的一个长期存在的问题

信息是散布在大脑的各个部位,还是在大脑的特定区域存储了这种类型的记忆?音川说,这是一个非常基本的问题

在1940年代,加拿大神经外科医生wilder penfield建议,情节记忆位于大脑颞叶

当penfield电刺激即将接受手术治疗癫痫发作的患者颞叶中的细胞时,患者报告说,特定的记忆突然出现了

后来对被称为hm的健忘症患者的研究证实,颞叶,包括被称为海马区,对于形成情节性记忆至关重要

但是,这些研究并没有证明牙龈实际上存储在海马体中

为了证明这一点,科学家需要证明激活特定组的海马细胞足以产生和回忆记忆

为了实现这一目标,tonegawas实验室转向了光遗传学,这是一种允许使用光选择性打开或关闭细胞的新技术

新宝创造奇迹 对于这对研究,研究人员对小鼠海马细胞进行了工程改造,以表达海豚视紫红质的基因

海豚视紫红质是一种受光刺激后能激活神经元的蛋白质

他们还修饰了该基因,以便每当打开记忆形成所必需的c-fos基因时,就会产生通道视紫红质

在去年的研究中,研究人员通过传递轻微的电击来使这些小鼠适应特定的房间

随着这种记忆的形成,c-fos基因以及工程化的视紫红质基因一起被打开

这样,用光敏蛋白标记编码记忆轨迹的细胞

第二天,将小鼠放在从未见过的不同房间里时,它们的行为正常

但是,当研究人员向海马发出一束光,刺激带有通道视紫红质标记的记忆细胞时,由于前几天记忆被重新激活,小鼠陷入了恐惧

刘说,与大多数将大脑当作一个黑匣子同时试图从外部进入大脑的研究相比,这就像我们正在尝试从内而外研究大脑一样

我们为这项研究开发的技术使我们可以通过直接控制脑细胞来精细地分解甚至改变记忆过程

接受错误的记忆

这正是研究人员在这项新研究中所做的工作,旨在探索他们是否可以使用这些重新激活的字母在小鼠的大脑中植入错误的记忆

首先,研究人员将小鼠放在一个新颖的房间a中,但没有产生任何电击

当小鼠探索这个小室时,它们的记忆细胞被通道视紫红质标记

第二天,将小鼠放置在第二个非常不同的小室b中

过了一会儿,对小鼠进行了轻微的足部电击

同时,研究人员使用光来激活编码a室记忆的细胞

第三天,将老鼠放回a室,尽管他们从未在那惊呆过,现在却因恐惧而冻结

错误的记忆已经被接受:小鼠担心对a室的记忆,因为当在b室中施加电击时,它们正在恢复对a室的记忆

此外,研究人员发现,错误的记忆似乎与b室的真实记忆竞争

这些小鼠在放入b室时也会冻结,但不像在未激活a室记忆的情况下在b室受到电击的小鼠那样

然后,研究人员发现,回忆虚假记忆后,杏仁核是大脑中一个恐惧中心,从海马接收记忆信息,神经活动水平也立即升高,就像老鼠回忆起真正记忆时一样

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心理学教授,波士顿大学记忆与脑部研究中心主任霍华德·艾兴鲍姆(howard eichenbaum)说,这两篇论文代表了记忆研究的重要一步

他们确定了与环境中的经验相关联的神经网络,将其与恐惧相关联,然后重新激活该网络以显示其支持记忆表达

对我来说,这是第一次显示出真正的功能印章,不是研究团队成员的艾兴鲍姆(eichenbaum)说

麻省理工学院的研究小组正在计划进一步研究记忆如何在大脑中变形

拉米雷斯说,既然我们可以重新激活并改变大脑中记忆的内容,我们就可以开始提出曾经是哲学领域的问题

是否有多种条件导致错误的记忆形成?是否可以人为地制造令人愉悦的厌恶事件的错误记忆?对于错误的记忆,不仅仅是上下文对物体,食物或其他老鼠的错误记忆,该怎么办?这些是曾经看似科幻的问题,现在可以在实验室中通过实验解决

这项研究是由理研脑科学研究所资助的

出版物:史蒂夫·拉米雷斯(steve ramirez)等人,《在海马中创建虚假记忆》,《科学》,2013年7月26日,第1卷

341号 6144第387-391页;

新宝创造奇迹综合报道

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