需要大脑的“记忆中心”,以识别图像序列,而不是单一的景点

7月30日,2021年

的存储器中的第一形式,称为刺激选择性响应可塑性(SRP)涉及学习以识别nonrewarding,无威胁的单个视觉刺激,已经提出过和记忆,视觉序列可塑性over.The第二形式后,涉及学习识别和预测images.It序列是因为如果视觉序列 - 甚至每个图像序列中 - 是在实验室中不familiar.Previous的研究表明,SRP和视觉序列可塑性通过不同的分子mechanisms.If出现的电路,用于顺序的学习确通过这些神经元的运行,熊推测,那么评估人对SRP序列学习的差异可能成为发病早期痴呆进展的诊断方法。

的哺乳动物大脑如何记住它认为表明,虽然个别图像存储在视觉皮层,认识到景点的序列的能力严重依赖于指导从海马新的麻省理工学院的研究,更深入的结构强烈记忆有关,但笼罩在约谜究竟如何。

By suggesting that the hippocampus isn’t needed for basic storage of images so much as identifying the chronological relationship they may have, the new research, published in Current Biology, can bring neuroscientists closer to understanding how the brain coordinates long-term visual memory across key regions.

“这提供了以非常具体的方式实际理解的机会,海马如何为皮质中的内存存储有贡献,”高级作者马克熊,菲尔科教授的照片和记忆与脑和认知科学系神经科学教授。

从本质上讲,海马的行为来影响图像的方式存储在皮层,如果他们有一个顺序关系主要作者彼得·芬妮,在熊的实验室担任博士后说。

“这是令人兴奋的一部分是视觉皮质似乎参与编码非常简单的视觉刺激以及它们的时间序列,但是海马选择性地涉及如何存储该序列,”芬尼说。

有海马,没有

为了使他们的研究结果,研究人员,包括前博士后罗布科莫罗夫斯基,中训练的小鼠与两种形式的视觉识别记忆在熊的实验室发现的。的存储器中的第一形式中,称为刺激选择性的响应可塑性(SRP)涉及学习在一遍又一遍地呈现后识别非尊重,非透视单一视觉刺激。随着学习发生的,视觉皮质神经元产生越来越强大的电气响应,鼠标停止关注曾经的新颖,但现在明确不对图像。第二种形式的记忆,视觉序列可塑性,涉及学习识别和预测一系列图像。在这里,曾经是新颖但现在熟悉的并且无害的序列来唤起电气响应升高,并且如果相同的刺激以相反的顺序或以不同的速度呈现相同的刺激,则远远大得多。

在先前的研究中,BEAR的实验室表明,每种形式内存中的图像都存储在Visual Cortex中,甚至可以特定于哪个眼睛,如果只有一个。

但研究人员对海马是否可能导致这些形式的记忆和皮质可塑性有所贡献。毕竟,与依赖海马的一些其他形式的内存一样,SRP仅在睡眠期间的“整合”一段时间后占用。为了测试海马的角色,它们在一组小鼠中化学拆下了结构的大部分结构,并在智能响应中的组之间寻找差异,每种识别存储器应该唤起。

小鼠具有或不具有海马以及在学习SRP(测量不仅电生理学而且行为上)同样地执行,这表明没有需要这种形式的存储器海马。这似乎发生,甚至巩固,完全在视觉皮层。

然而,研究人员发现,视觉序列塑性没有完整的海马没有发生。没有该结构的小鼠显示出在测试时对序列没有升高的电气响应,没有能够在缺失时逆转或延迟时识别它们,并且在缺少一个时没有倾向于“填充空白”。它好像是视觉序列 - 甚至序列中的每个图像 - 都不熟悉。

“这些发现是一起暴露于视觉刺激的熟悉时间模式中用于预测响应代海马特定的角色相一致,”作者写道。

经典方法的新发现

通过评估当它损坏时会发生什么,遵循漫长的传统,试图了解海马。几十年来,麻省理工学院和其他地方的神经科学家都能够从称为“H..”谁经历了海马切除,以减轻癫痫发作。他在手术前他的过去的记忆仍然完好无损,但他表现出不能形成新的经验“声明”的回忆,如会议某人或执行活动。随着时间的推移,然而,科学家们意识到,他可以通过训练来学习运动任务更好,即使他不会记得培训本身。实验有助于揭示许多不同形式的记忆是有可能会或可能不会包括海马脑区之间的“分工”。

新的研究,熊和芬尼表示,通过在简单识别图像和识别序列结构的更复杂任务之间的视觉记忆中,通过劳动分工来明确区分。

“这是一个不错的分界线,”熊说。“这是大脑的同一区域,动物同样的方法看着屏幕上的图像。所有我们正在改变的是刺激的时间结构“。

老年痴呆症的评估?

在实验室以前的研究表明,SRP和视觉序列可塑性通过不同的分子机制引起。SRP可以通过阻断受体上参与神经元的神经递质谷氨酸而序列可塑性取决于受体乙酰胆碱被破坏。

因此,下一个问题想要解决乙酰胆碱生产电路是否将海马链接到视觉皮层以完成序列学习。在皮质中释放乙酰胆碱的神经元恰好是在阿尔茨海默病中最早中断的。

如果序列学习的电路确实通过那些神经元,熊簇,则评估人们的SRP和序列学习的差异可能成为诊断痴呆进展早期发病的一种方法。

美国国立卫生研究院的国家眼科研究所和JPB基金会资助了这项研究。

这个消息的来源来自麻省理工学院