南加州大学(USC)的科学家观察了活鱼大脑中记忆的形成。此外,突触不但没有加强,反而在大脑的一个部位生长,而在另一个部位消失。
突触是大脑中连接附近神经元分支的小空间,它们在记忆形成中起着至关重要的作用。当一个突触被频繁使用时,它会发展得更强烈,强化与该突触相关的记忆。然而,最近的一项研究发现,这一理论并非如此。
斑马鱼通常用于神经学研究,南加州大学的研究人员使用了斑马鱼。鱼的大脑与人类的大脑相似。然而,它们也有半透明的头骨,让科学家可以窥探大脑的内部运作。
突触太小,无法观察到;因此,研究人员设计了一些独特的方法来检测它们。首先,他们通过基因工程使鱼产生荧光突触。接下来,他们使用激光显微镜进行分析,这种显微镜使用较低的光线来避免组织损伤。研究人员利用这种装置在鱼建立记忆前后对其大脑进行成像,以观察突触是如何变化的。
此外,研究人员用中性和消极两种刺激来训练鱼,以增加记忆的形成。最后,用红外激光加热动物的头部,它们觉得头部很麻烦,于是扇动它们的尾巴飘走了。几个小时后,鱼开始对光做出反应,甩动尾巴,显示出对光和热的联想记忆发展。
研究人员对这些发现感到震惊。大脑的一个区域在制造新的突触,而另一个区域在移除它们。根据这项研究,记忆是通过改变突触的数量来编码的。
“在过去的40年里,普遍的看法是通过改变突触的强度来学习,但我们在这个案例中发现的不是这样,”该研究的作者之一卡尔·凯塞尔曼(Carl Kesselman)说。
需要更多的研究来证实突触的生长和丧失在记忆形成中的作用。此外,根据研究人员的说法,更多的研究旨在消除斑马鱼或小鼠的突触,以确定联想记忆是否也被消除,这可能导致创伤后应激障碍的新疗法。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。