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神经走线都有重大变化 直接观察大脑里惨痛记忆的形成过程

如果吃馄饨的时候吃出半只蟑螂，或许你之后的人生里看到馄饨都会阵阵恶心……

研究人员现在直接观察到情绪剧烈反应时大脑里发生了什么。1月份发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究，南加州大学的团队能够可视化鱼类大脑中形成记忆的过程，并在显微镜下成像，因为它们在美丽的荧光绿色中绽放。早期的工作中，他们曾期望大脑通过稍微调整其神经结构来编码记忆。但现在研究人员惊讶地发现连接发生了重大变化。

他们所看到的强化了这样一种观点，即记忆是一种复杂的现象，涉及各种编码途径。但它进一步表明，记忆的类型可能对大脑如何选择对其进行编码至关重要——这一结论可能暗示了为什么某些类型的深层条件性创伤反应如此持久，如此难以忘怀。

共同作者、南加州大学的定量生物学家斯科特·弗雷泽说：“我们正在研究记忆方式的可能相当于大脑中的固态驱动器。”虽然大脑以易变、易擦除的形式记录某些类型的记忆，但充满恐惧的记忆可能会被更可靠地存储，这有助于解释为什么多年后，有些人可以回忆起一段记忆，就像重温它一样。

记忆研究通常覆盖哺乳动物大脑顶部的皮层和底部的海马体。但大脑的恐惧调节中心杏仁核等更深层次的结构，研究有所不足。杏仁核负责联想记忆，那是一类重要的情感记忆，将不同的事物联系起来。虽然这种类型的记忆很常见，但它的形成方式尚不清楚，部分原因是它发生在大脑相对难以探查的区域。

弗雷泽和同事看到了一个机会，可以通过使用斑马鱼来绕过这种解剖学限制并更多地了解联想记忆的形成。鱼类不像哺乳动物那样有杏仁核，但它们有一个类似的区域，被称为大脑皮层，形成联想记忆。大脑皮层更易于研究，弗雷泽解释说：虽然发育中的哺乳动物大脑以体积增加的方式生长——“像气球一样膨胀”——但斑马鱼的大脑几乎“像爆米花核一样把自己翻出来，所以那些深层的中心会接近表层，我们可以对它们成像。”更重要的是，斑马鱼幼虫是透明的，因此研究人员可以直接观察它们的大脑。

神经科学家普遍认为，大脑通过修改其突触——神经元相遇的微小连接点——来形成记忆。但大多数人认为，这主要是通过调整连接的强度，或者一个神经元刺激下一个神经元的强度来实现的。

因此，为了使这一过程可见，弗雷泽团队对斑马鱼进行了基因工程改造，以产生带有与其突触结合的荧光蛋白标记的神经元。这种标记蛋白是在南加州大学生物科学和生物工程教授唐·阿诺德的实验室中创建的，在定制显微镜的微弱激光下发出荧光。研究人员不仅可以看到单个突触的位置，还可以看到它们的强度——光线越亮，连接越强。

为了制造深刻记忆，弗雷泽团队让斑马鱼幼虫将光与不舒服的加热联系起来，就像 19 世纪的俄罗斯生理学家伊万·巴甫洛夫的狗条件反射实验。斑马鱼幼虫学会了在看到光时就逃开。研究人员对鱼前后的大脑皮层进行了成像，并分析了突触强度和位置的变化。

无论是否学到了新东西，大脑皮层的突触强度都保持不变。相反，在有了学习经验的鱼中，突触从大脑皮层的某些区域被修剪——产生了“就像切割盆景树一样的效果，并重新种植在其他区域”。

以前的研究有时表明，记忆可以通过突触的添加和删除来形成——但这种大脑的实时和大规模可视化表明，这种记忆形成的方法可能比研究人员意识到的要重要得多。

锁定充满恐惧的记忆的方法可能不适用于更平凡的记忆。弗雷泽说，在记忆他人名字时，你可能“不想从大脑中拉出突触并添加新的突触”。

弗雷泽团队希望这个模型最终可以帮助探索引发创伤后应激障碍的记忆所涉及的机制，甚至找到治疗方法。

但新西兰奥塔哥大学心理学教授克利夫·亚伯拉罕评论说，这些发现可能更多地与斑马鱼的年龄有关，而不是与形成的记忆类型有关。他没有参与这项研究。

他补充说，这篇论文是“技术性的杰作”，但这只是记忆形成的谜题的一部分，还有许多悬而未决的问题，例如这些记忆和突触变化在斑马鱼中持续多久.

研究人员希望看看这些发现是否也适用于大脑更大的动物甚至哺乳动物，并检查这些斑马鱼和其他动物如何形成更平凡的记忆。

https://www.quantamagazine.org/scientists-watch-a-memory-form-in-a-living-brain-20220303/

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