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脑神经元“梦”中编码未来道路

已有 443 次阅读  2013-07-31 17:19

位置细胞放电的顺序事先已被编码好了,它们有一套放电顺序的清单

  大脑海马区有一种特化的神经元称为“位置细胞”,当动物处在特定环境位置时它会放电。据物理学家组织网7月25日报道,美国麻省理工学院神经学回路遗传研究中心的科学家称,位置细胞放电的顺序事先已被编码好了,它们有一套放电顺序的清单。利用这份清单,位置细胞可以给那些未曾经历过的许多新路线编码。

  科学家已经知道,位置细胞的特定序列能为人们的空间经历编码。但有争议的是,这些序列是在经历新事物时形成的,还是事先形成后只在必要时对特殊经历做些调整?新研究显示,在动物睡眠时,“未来”位置细胞的放电顺序要先于经历新环境,动物利用这种已有的神经元放电模式,能迅速在周围环境中为自己导航。

  为研究这一机制,该中心的乔治·德拉戈和诺贝尔生理学或医学奖得主利根川进记录了小鼠在不同情景下的位置细胞的活动。首先是一个小时的睡眠过程;然后把它放到陌生道路上,监控它们在新道路上跑动时位置细胞的活动;然后再将这条路加长一段并分出了向右拐的支线。他们发现,小鼠把位置细胞在睡眠中形成的临时活动模式,与它们在更长路段自由探索时位置细胞的空间活动模式联系在了一起,而且位置细胞活动的顺序对这三种路段中每一种的编码都是独特的,都能在睡眠记录中找到匹配模式。

  “我们已经在之前的睡眠期间,观察到了同样的序列,这些序列是一种与睡眠临时序列相关的独立集丛。”德拉戈解释说,这一结果表明,在新环境中为特殊道路迅速做出编码,这一过程是通过在一套先已存在的临时序列中做出选择而实现的,而这种先在的临时序列是在睡眠中放电的。也就是说,海马区位置细胞已经预先排好了放电顺序的套路,可以迅速调整,为动物将来可能经历的多种环境道路做出编码。

  他们还根据研究数据推测认为,这些位置细胞套路至少能编码15种独特的未来空间经历。此外,人们会设想自己未来在一个复杂环境中会遇到什么道路情况,这一发现还能解释海马体在该过程中的作用。

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