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长期学习需要新的神经隔离

大多数记忆会在几天或几周内消失,而有些记忆会持续数月,数年甚至一生。是什么让某些经验在我们的神经回路中留下如此长久的烙印?这是神经生物学中一个古老的问题,一直没有得到解决,但是新的证据指出了令人惊讶的新答案。

在2020年2月10日发表于《自然神经科学》上的一项研究中,加州大学旧金山分校的科学家发现,老鼠会迅速学习到对被视为威胁的情况的恐惧反应,但要使这种条件反应持续下去,就需要脑细胞增加其数量一种称为髓磷脂的绝缘材料,可用于增强和稳定新形成的神经连接。

据加州大学旧金山分校的研究人员称,有关髓磷脂在学习中的作用的持续研究可能有一天会导致诸如创伤后应激障碍(PTSD)之类的痛苦的新疗法,其中由于其编码如此紧密而不断获取不需要的侵入性记忆在大脑中。

研究作者Mazen Kheirbek博士说:“我们发现,一次简短的恐惧学习经历会导致大脑髓鞘的长期变化以及相关的神经生理学变化,甚至一个月后就可以发现。”精神病学系和UCSF威尔神经科学研究所成员。

他说:“研究新的髓磷脂形成在适应性和适应不良性学习中的作用,对于理解学习和记忆的基本机制以及确定治疗情绪和焦虑症的新靶标都是重要的机会。”

Kheirbek在UCSF的研究专注于产生情绪和焦虑相关行为的神经回路,他与威尔研究所成员Jonah Chan博士以及神经病学系Debbie and Andy Rachleff杰出教授共同监督了这项研究。重点是大脑如何产生髓磷脂,以及为什么它在多发性硬化症(MS)中衰退。

髓磷脂在学习中发挥作用的证据越来越多

髓磷脂是由称为少突胶质细胞的脑细胞在早期发育过程中形成的,它们将自身包裹数百次,围绕着某些关键神经元发出的分支轴突。这形成了一层厚厚的蛋白质和脂肪鞘,就像电缆周围的绝缘体一样,在连接一个神经元与另一个神经元的神经通路中增强和加速了电信号传导。

这种绝缘对于大脑最繁忙的信息高速公路特别重要,例如可以延伸三英尺或更多英尺的高速神经纤维,使您的大脑几乎可以立即控制身体的肌肉。对该髓磷脂的损害和相关的肌肉控制丧失是MS的标志,但是对髓磷脂也可能在健康的成年大脑中发生动态变化的可能性的关注相对较少。

然而,在过去的几年中,科学家们发现了长期学习过程中大脑内新的髓鞘形成,特别是在运动学习(例如,小鼠学习在复杂的轮子上行驶)和空间学习(小鼠学习,以找到前进的道路)中到迷宫中的特定位置)。

几十年来,科学家已经知道,学习最初取决于大脑通过在神经元之间形成新的连接来自我重排的能力。这些新研究表明,越来越多的证据表明,髓磷脂增强和维持这些新连接的能力可能决定了某些记忆的持久性。

强大的髓磷脂可以稳定持久性记忆

这项新研究使这些发现更进一步,表明髓磷脂的变化不仅在动物的身体运动中起着关键作用,而且在建立持久的情感记忆中也起着关键作用。

当小鼠在具有各种上下文提示的条件调节室内受到轻度的脚部电击时,它们会迅速学会将电击与这种特定的环境相关联:当它们后来返回同一室时,即使没有电击,它们也会冻结。这被解释为记住的恐惧的行为表达。

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