美國(guó)亞利桑那州費(fèi)城蒂格尼提健康巴羅神經(jīng)學(xué)研究所和美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院的研究人員進(jìn)行的研究顯示，人類(lèi)大腦會(huì)在海馬體里存儲(chǔ)情景記憶，將每一段回憶交付給*的單個(gè)細(xì)胞，這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了之前神經(jīng)計(jì)算理論學(xué)家長(zhǎng)久懷疑的問(wèn)題。

<img alt="PNAS:我們的大腦如何儲(chǔ)存zui近的記憶" 這個(gè)人類(lèi)神經(jīng)元顯示了針對(duì)特定刺激而作出回應(yīng)的肌動(dòng)蛋白的形成。"="" data-cke-saved-src="http://www.bio1000.com/uploads/allimg/140618/102T22M4-0.jpg" src="http://www.bio1000.com/uploads/allimg/140618/102T22M4-0.jpg" style="vertical-align: middle; border: 0px; width: 325px; height: 257px; ">

這個(gè)人類(lèi)神經(jīng)元顯示了針對(duì)特定刺激而作出回應(yīng)的肌動(dòng)蛋白的形成。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步闡明了人類(lèi)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)，zui終可能提供有關(guān)某些疾病和影響記憶的身體狀況，例如阿耳滋海默氏病(老年癡呆癥)和癲癇癥，新療法的新見(jiàn)解。“為了真正了解大腦是如何描繪記憶的，我們必須理解記憶是如何由大腦的基本計(jì)算單元——單個(gè)神經(jīng)元——以及它們所組成的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)所體現(xiàn)的。”這項(xiàng)研究的作者、巴羅研究所神經(jīng)工程項(xiàng)目主任皮特·N·斯坦梅茨(Peter N Steinmetz)博士這樣說(shuō)道。“了解記憶存儲(chǔ)和取回的機(jī)制是理解如何更好地治療影響老年群體的癡呆疾病的至關(guān)重要的一步。”

斯坦梅茨和這項(xiàng)研究的作者、心理學(xué)杰出教授約翰·T·維史德(John T. Wixted)博士和神經(jīng)科學(xué)、精神病學(xué)和心理學(xué)學(xué)院教授拉里·R·斯奎爾(Larry R. Squire)博士以及他們的同事評(píng)估了9名癲癇癥病人，后者的大腦都被植入電極以檢測(cè)癲癇的發(fā)作，這項(xiàng)檢測(cè)將記錄單個(gè)神經(jīng)元水平的活動(dòng)。

病人被要求記住電腦屏幕上的一系列詞匯，然后觀測(cè)第二個(gè)、包含更多詞匯的更長(zhǎng)的詞匯名單。隨后他們被要求選出之前見(jiàn)到的詞匯，從而檢測(cè)他們記住這些詞匯的能力?？匆?jiàn)*個(gè)名單上存在的詞匯時(shí)與看見(jiàn)那些不存在名單上的詞匯時(shí)所產(chǎn)生的細(xì)胞活動(dòng)存在差異，這暗示著海馬體細(xì)胞體現(xiàn)了病人對(duì)這些詞匯的記憶。

研究人員發(fā)現(xiàn)近期預(yù)覽的詞匯會(huì)以分布式的方式儲(chǔ)存在海馬體各處，只有較小部分的細(xì)胞，大約2%會(huì)對(duì)每一個(gè)單詞做出反應(yīng)，而3%的細(xì)胞在朝細(xì)胞發(fā)射時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的變化。

“從直覺(jué)上來(lái)說(shuō)，人們可能認(rèn)為任何會(huì)對(duì)名單上的一個(gè)單詞做出反應(yīng)的神經(jīng)元應(yīng)該也會(huì)對(duì)名單上的其它單詞做出反應(yīng)，但我們的結(jié)果顯示事實(shí)可能并非如此。這些反直覺(jué)的發(fā)現(xiàn)zui不可思議的地方在于它們與頗具影響力的神經(jīng)計(jì)算理論學(xué)家很久以前預(yù)測(cè)的結(jié)果相一致。”維史德這樣說(shuō)道。

盡管只有一小部分比例的細(xì)胞會(huì)為每一個(gè)單詞編碼短期記憶，但科學(xué)家們表示為每個(gè)單詞進(jìn)行記憶編碼的細(xì)胞的數(shù)量還是很大的——至少幾十萬(wàn)個(gè)。因此，單個(gè)細(xì)胞的丟失對(duì)一個(gè)人記住近期看見(jiàn)的特定單詞的能力所產(chǎn)生的影響幾乎可以忽略不記。

科學(xué)家們表示他們的*目的在于*理解人類(lèi)大腦是如何形成并描繪日常生活里的地方和實(shí)物的記憶的，哪些細(xì)胞涉及其中以及這些細(xì)胞是如何受到疾病的影響的。研究人員的下一個(gè)目標(biāo)是確定對(duì)人物和風(fēng)景地標(biāo)圖片的記憶是否也涉及相似的編碼，以及患有不同類(lèi)型癲癇的病人的海馬體細(xì)胞是如何受到影響的。

這項(xiàng)研究的合作作者還包括蒙大拿大學(xué)的鄭尹熙(Yoon hee Jang)、美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)的梅根·H·帕佩斯(Megan H. Papesh)、美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的斯蒂芬·D·戈?duì)柖「?Stephen D. Goldinger)、美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的約珥·庫(kù)恩(Joel Kuhn)、巴羅神經(jīng)學(xué)研究所的克里斯·A·史密斯(Kris A. Smith)和大衛(wèi)·M·特雷曼(David M. Treiman)。這項(xiàng)研究被發(fā)表在6月16日的期刊《美國(guó)*院報(bào)》上。

原文摘要：

Sparse and distributed coding of episodic memory in neurons of the human hippocampus

John T. Wixted, Larry R. Squire, Yoonhee Jang, Megan H. Papesh, Stephen D. Goldinger,Joel R. Kuhn, Kris A. Smith, David M. Treiman and Peter N. Steinmetz

Neurocomputational models hold that sparse distributed coding is the most efficient way for hippocampal neurons to encode episodic memories rapidly. We investigated the representation of episodic memory in hippocampal neurons of nine epilepsy patients undergoing intracranial monitoring as they discriminated between recently studied words (targets) and new words (foils) on a recognition test. On average, single units and multiunits exhibited higher spike counts in response to targets relative to foils, and the size of this effect correlated with behavioral performance. Further analyses of the spike-count distributions revealed that (i) a small percentage of recorded neurons responded to any one target and (ii) a small percentage of targets elicited a strong response in any one neuron. These findings are consistent with the idea that in the human hippocampus episodic memory is supported by a sparse distributed neural code.