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科學家找到了關閉和重啟記憶的開關?

近日,科學家發現了一種可以將記憶像普通開關一樣隨意開啟和關閉的方法。科學家們複製出與記憶相關的神經信號發放,設計出一個電子信息系統,能夠在大鼠體內模仿與長期記憶相關的腦部功能,甚至是當大鼠服用導致失憶的藥物後該系統也同樣有效。

「開關打開,然後大鼠就恢復記憶;開關關閉,大鼠就丟失記憶。」 來自南加州大學維特比工學院(USC Viterbi School of Engineering)工程系生物醫藥工程的西奧多·柏格(Theodore Berger)教授如是說。柏格是近期發表在《神經工程期刊》(Journal of Neural Engineering ) 一篇文章的第一作者。他的團隊與來自維克森林大學(Wake Forest University)的科學家一起完成了這項基於之前人們對於海馬及其在學習行為中的功能而進行的研究。

在這項研究中,實驗人員先讓大鼠進行學習訓練,按某一個按鈕即可以獲得特定的獎賞。由維克森林大學心理及藥理系的塞繆爾·戴德威勒(Sam A. Deadwyler)教授領隊,科學家們運用植入式的電極探針記錄了大鼠大腦海馬迴內部兩個主要分區之間的活動,這兩個亞區被稱為CA3和CA1。該團隊的 前期研究顯示,在大鼠的學習過程中,海馬迴會將短期記憶轉化為長期記憶。

「大鼠沒有了海馬迴,」柏格認為,「就沒有長期記憶,但短期記憶仍然會存在。」 先前的研究結果認為是CA3和CA1互相作用從而產生了長期記憶。令人吃驚的是,實驗人員用神經阻滯藥物將負責該項功能的兩個區域的聯接阻斷後,之前訓練 過的大鼠忘記了經過長期記憶學會的行為。柏格表示,「這部分大鼠仍然表現它們還記得『當你按下左鍵然後按下右鍵,然後再顛倒順序』這個過程,並且它們大部 分仍然知道按鍵意味著有水喝,但是他們只能在5-10秒鐘之內記得剛才按過的是左鍵還是右鍵。」

由柏格教授領隊的修復學研究團隊建立了一個模型,並且將該實驗結果繼續深入,人工合成出了一種海馬迴系統。該系統可以模擬出CA3-CA1的相互作用模式。當這個團隊將電極設備模擬記憶編碼功能時,被藥物阻滯記憶的大鼠恢復了長期記憶的能力。另外,這些研究者們進一步探索了如果將此修復設備以及與其連 接的電極植入具有完整功能海馬迴的動物中,這個設備可以對大腦內部記憶形成進行強化,並且增強動物的記憶能力。

該研究團隊的文章中寫道,「這些植入的實驗模型研究頭一次證明了,有了足夠多的關於記憶的神經編碼信息,能夠識別和增強實時記憶的神經模擬系統能恢復甚至強化認知記憶過程。」

根據柏格和戴德威勒的說法,下一步他們嘗試在靈長類動物(例如猴子)中實施該項實驗,最終目的是力圖開發出能夠幫助患有阿爾茲海默症,中風或者創傷後復建的人類的相關設備。

來源:sciencedaily 6月17日

米蘭1.0 編譯,renard 審稿

 

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