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1、2022年破解记忆的迷宫 在小鼠海马神经元网络发觉了编码惊吓情景经验的神经编码单元。 这些编码单元通过它们的激活状态可以把任何一种惊吓经验转化成一串二进制数字。 这种数字化的编码形式，使得科学家们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行干脆的比较和分析。 一阵冷风吹过，咔喳、咔喳 屏幕上的脑电波，突然偏离了稳定的行走路途，冲动了起来，就像零落奔跑的脚步声，向试验室袭来。 这不是什么悬疑电影的场景，而是一只灰色的小老鼠回忆的声音。 这个声音让41岁的林龙年这位华东师范高校脑功能基因组学探讨所副教授着迷。假如恰巧你就在身边，他会告知你，这是小鼠受到刺激之后，我们观测到的脑电波，此时此刻在
2、小鼠大脑里真实发生的是一场电波乱窜的情景，犹如宇宙中多数的流星无序地对接，产生刺眼的光线。 这一切和人脑的记忆很相像，当我们遇到终生难忘的事情，我们的大脑就是这样把电闪雷鸣般的记忆变成烙印。 wo(我)们原委是怎么记住纷繁困难的世界我们把全部的记忆存放在大脑的哪里我们又是怎样存放的是不是像福尔摩斯所说，人类的记憶就像一个阁楼，多装一些有益的就要清除一些无用的 2022年4月12日，林龙年与美国波士顿大 超右脑照相记忆法学钱卓教授在世界上首次发觉大脑记忆的編码单元与大脑密码的解读方法。美国科学院院士、闻名神经学家Tom Sudhof教授评价说：确定会对神经领域的探讨产生深远影响。 林龙年对大脑神
3、经元网络的基本运作规则的探究，就是解答大脑怎样来储存信息，又是怎样通过记忆加工的方法对信息进行处理，就和电脑的编程一样。探讨大脑神经元在网络层次上的编码，将一步步展示出人类大脑是如何进行记忆的。 海马驾驭记忆秘匙 现今科xue(学)家的探讨表明，记忆不是一种分子，并非这个分子代表了一个人脸，或者鼻子，不管是DNA、RNA，蛋白质都不行能代表一种记忆。记忆在脑内究竟是怎樣一种藏法呢大多数科学家认为记忆存储在大脑神经元的網络上。 大脑的结构很困难的，人脑由140亿个神经元组成，据说比银河系全部星星的数量还多，更困难的是每个神经元与神经元之间都有连接，在140亿个神经元的每个上面又有几万个连接，这就
4、形成一个困难的网络。 在与记忆亲密相关的大脑结构中，海马(因其形似海马而得名)发挥着举足轻重的作用，它负责将人们新的经验转化为长期的记忆。 海马对记忆的重要作用早在1957年就被科学家发觉了。当時有个病人叫H.M，年幼时摔了一跤后患上癫痫，27岁的时候必需要做切除手术。癫痫就是正常神經元的发疯，过量地放电，这个病人的癫痫正好在海马区域，只要把这块发病细胞拿掉就可以治愈癫痫。但这个病人的双侧海马都有问题，所以把他的双侧海马都拿掉了。医生发觉每次回来复诊的时候，H.M都会向医生重新作自我介绍，就让医生觉得惊奇。结果进行了系统的分析以后，发觉H.M的长时记忆都没有问题，短暂记忆都很好，只是不能把新的
5、短暂记忆变成长时记忆。 这个发觉相当于告知全部探讨记忆的科学家，海马是多么神奇的地带。 11019年，钱卓和其领导的探讨小组正是通过调整小鼠的海马和前脑中的NR2B基因，在美国普林斯顿高校制造了闻名的聪慧鼠，揭示了学习与记忆过程中的重要分子机制。 但是原委什么是记忆，聪慧鼠原委如何储存信息，形成记憶，并且在此后提取自己的记忆并且表達信息，这成为探讨组始终思索的问题。 神经元网络的运动轨迹 2002 如何提高记忆力年，林龙年确定通过了解小鼠在环境中遇到剧烈刺激时大脑皮层神经元的反应，来测试小鼠大脑中海马区原委如何形成记忆，并在此后提取这一记忆。 海马脑区是小鼠大脑中掌管学习和记忆的最主要的区域，
6、只有半粒米大小，在它的CA1细胞层大约有紧密排列着20到30万个神经元，每个神经元之间还会形成不同形式的神经元网络。同时海马区又是全部动物的大脑中都存在的，并且有着相像的结构，担当同一功能。 我们猜想，大脑中会有很多神元参加这些记忆的编码，所以我们想通过奇妙的试验设计和最新的技术相结合，來探究大脑中记忆编码的奇妙。林龙年说。 多通道在体记录技术的出现，使得林龙年和他的同事们探讨成为可能。 这种技术在时间和空间的辨别率都很高：在时间上可以缩短到毫秒级，这个正是神经元细胞单位运动的时间;空间上可以针对单个神经元细胞，一个神经元细胞的直径是20微米左右。林龙年动手研制了世界上最灵巧的96-通道微电极
7、驱动装置，将96根比头发还细得多的微电极悬浮于要探讨的小鼠脑细胞之上，可以避开将小鼠全部脑细胞杀死，同时视察到小鼠海马区260个神经元组成网络的运动状况。而过去记录小鼠神经元活动的最高纪录是40多个，电极个数的最高纪录也只有10多个。 小鼠头上插着一个96-通道微电极驱动装置推动器，这是监控它大脑活动的探头。为了帮小鼠减负，科学家在这个推动器上方系了一个老虎形态的大qi(气)球，免得压得小鼠抬不起头来。这只小鼠正在自己的窝里玩玩具几个木制的汽车、娃娃。从显示器上看，它的大脑神经元活动很安静，咔嗒咔嗒的神经元活动声也很匀称。 林龙年设计了三个剧烈的刺激。 第一个试验犹如武侠小说里夜黑风高的场景，
8、小鼠被背后吹来的一阵冷风吓了一跳;其次个试验是小鼠被放在一个小盒子li(里)，盒子快速地晃动，模拟地震时的振动;第三个试验就是自由落体试验，模拟坐过山车时的剧烈刺激。 这三个试验在两个小时里依次进行，中间有间隔的时间，每种刺激反复给出7次。 在探讨室的电脑屏幕上，神经元改变图密密麻麻地记录了小鼠刚才的所思所想。 海马区的神经元只有两种状态，要么活动要么不活动。小鼠在每次历险时，電脑上的神经元活动图像出現了剧烈的反应：在全部260个神经元里，有的神经元放电频率变快，有的变慢，有的就停下来一段时间，表现了不稳定性。有15个神经元，给了同样的刺激，每个神经元的放电频率都在增加，增加的量都不一样，反应
9、都不稳定。可以想象一下，在剧烈的刺激下，小鼠的脑内好像产生了多数次的电闪，劈劈啪啪地跳动不停。 这些不稳定的神经元的反应又说明白什么 发觉记忆编码 单个神经元怎么来编码，这是個很难回答的问题。Lin(林)龙年考虑到了一个多神经元编码的可能。他把有反应的神经元都拿出来进行统计。 假如成组视察的话，林龙年发觉它们的反应都很稳定：有的组的神经元只对吹冷气的试验有反应，有的组只对自由落体的实驗有反应，而它们各自对其他组都没有反应。接着林龙年对每个组的神经元进行了编码，结果发xian(现)在反复刺激下，这样的编码恒久不会重复，林龙年覺得这个结论可以作为大脑对外界活动的一个表征。 其实，不管什么记忆，都不
10、像我们以前认为的单个神经元在起编码作用，而关键是这个神经元是否参加这个事务的反应。试验中，林龙年还发觉一个好玩的现象，就是有一组特质神经元和惊恐刺激有关，他将它命名为神经编码单元。 简洁地说，记忆编码是以单元活动的，而不是受某一个神经元的改变所限制。科学家们tong(通)过这些编码单元的激活与否，把每一种惊吓经验转化成一串二进制数字，这种数字化的编码形式使得他们能够对不同的个体乃至不同种群动物的大脑编码活动进行干脆的比较和分析。 在分析了大量的神经元活动状况后，研a href=/ target=_blank咳嗽币丫梢愿菪蟮纳窬计祝赐撇馑艿搅四闹志糯碳/p 据林龙年介绍，目前探讨试验涉及的记忆刺
11、激还很有限， 增加记忆力只是惊恐方面的刺激，所视察到的神经编码单元也很有限，只有7-8个单元。科学家们还设想有许多其他的记忆单元，它们假如再接着组合，就形成了一种编码实力。 虽然目前试验对象只是小鼠，但林龙年说：小鼠和人脑的差别主要在皮层方面，但底层结构是相同的，我们人类和小鼠的神经元编码方式是一样的。所以假如能完全破解小鼠海马区学习和记忆的奇妙，那么对破解人脑的奇妙将大有帮助，甚至可以制造出具有人类思维方式的机器人，他们能够独立思索，懂得联想，甚至有情有义，而聪慧鼠就是一个典型。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页