经验如何改变记忆形成的基础知识

我们本能地知道，我们的经历塑造了我们学习的方式。如果我们非常熟悉特定的任务，例如烹饪，那么学习新食谱比我们新手时更容易。加利福尼亚大学戴维斯分校的最新研究表明，经验也改变了我们的神经元变成塑料并形成新记忆的方式。

这项工作在线发表在Neuropsychopharmacology期刊上。

“我们的主要问题是，经验如何改变大脑的学习方式?” 加州大学戴维斯分校心理学和神经科学中心副教授Brian Wiltgen说。“如果你一直缩放到神经元的水平，那么经验会改变它变成塑料的方式吗?”

Wiltgen的实验室使用实验室小鼠来理解称为海马体的大脑结构中学习和记忆的细胞和分子机制。与它们的野生表亲不同，实验室老鼠不受捕食者的影响，温暖，喂养良好且得到很好的照顾，但它们与野生小鼠的生活经历并不相同。

几十年的实验室啮齿动物的研究表明，在神经细胞之间的连接处发现的一种叫做NMDA受体的蛋白质对形成新的记忆至关重要。如果你训练老鼠完成一项简单的任务，你可以通过给他们一种阻断NMDA受体的药物来阻止他们学习。

Wiltgen小组的研究生Ana Crestani和Jamie Krueger使用了一种简单而强大的训练程序，称为“情境恐惧条件反射”。将小鼠置于新的环境中(以前从未有过)，几分钟后通过地板上的电气网格接受轻微的足部电击。感觉与将舌头放在电池上的感觉差不多。震惊使老鼠大吃一惊，结果他们学会了害怕新环境。与在实验室小鼠中进行的其他工作一致，他们发现如果NMDA受体被阻断，则动物在第二天对该体验没有记忆。

为了了解有经验的动物是否以同样的方式学习，研究人员训练了以前经历过恐惧条件反射但在不同环境中的老鼠。当这些动物在新环境中接受训练时，即使NMDA受体被阻断，它们也会产生反应。

“这表明有经验的动物使用不同的可塑性机制形成记忆，而不是天真的对象，即使他们正在了解完全相同的事情，”Wiltgen说。换句话说，我们的神经元形成新连接的方式取决于它们的先前历史，即一种称为化生性的现象。

重新激活网络

动物通过创建和加强神经元网络之间的联系来形成记忆。Wiltgen的假设是，如果重新激活现有网络，它可能会以新的方式形成连接。

“在我们的实验中，我们发现先前激活的神经元比它们的邻居更令人兴奋。也就是说，它们在刺激时会激发更多的动作电位，”Wiltgen说。

他们假设这些神经元的兴奋状态可以使它们具有不同的可塑性 - 就像网络被放大并准备好学习新信息一样。

为了证明这一点，他们使用了先前激活的神经元发出绿色荧光蛋白或GFP的老鼠。共同作者，神经学和神经科学中心的助理教授John Gray和他的研究生Eden Barragan测量了这些细胞的兴奋性，发现先前激活的网络中的GFP细胞确实比其他神经元更易激动。

重要的是，当他们训练有经验的老鼠进行情境恐惧条件反射任务时，他们发现GFP细胞被优先激活，这表明它们形成了新的记忆。有趣的是，他们这样做的方式是独一无二的。代替使用NMDA受体，这些神经元似乎使用不同的分子，即代谢型谷氨酸受体。

“当动物学到全新的东西时，它会激活NMDA受体，从而加强突触并形成新的记忆网络。此外，激活的细胞变得更加兴奋，这使得它们能够使用不同的受体编码额外的信息，”Wiltgen说。

这些研究结果提供了对新体验与已建立的记忆相结合的方式的洞察力 - 动物，包括人类，每天都在做。然而正如威尔特根承认的那样，他的实验动物与野生亲属相比仍然非常幼稚。

“野生啮齿动物会了解数百种环境以及它们是安全的还是危险的。我们的动物只学习了两种。但是，我们的工作使我们更接近于了解经验丰富的动物如何了解世界，这可能与我们之前的情况完全不同想，“他说。

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