创伤记忆可以重塑大脑
长期以来，科学家们一直在推测新记忆形成时大脑中发生的物理变化。现在，国家生理科学研究所 (NIPS) 的研究揭示了这个有趣的神经学之谜。
在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究小组通过使用一种结合光学和机器学习方法的新颖方法，成功地检测了与创伤记忆有关的大脑神经元网络，捕获了记忆形成过程中发生的复杂变化，并记录了创伤记忆的过程。揭示创伤记忆产生的机制。
动物为了生存而学习适应不断变化的环境。联想学习(包括经典条件反射)是最简单的学习类型之一，在过去的一个世纪中得到了深入的研究。在过去的二十年中，分子、遗传和光遗传学方法的技术发展使得识别控制新联想记忆的形成和检索的大脑区域和特定神经元群成为可能。例如，内侧前额叶皮层(dmPFC)的背侧部分对于啮齿动物联想恐惧记忆的检索至关重要。然而，该区域的神经元编码和检索联想记忆的方式尚不清楚，这也是研究小组旨在解决的问题。
“在恐惧记忆检索过程中，dmPFC 显示出特定的神经激活和同步性，并引发恐惧反应，例如冻结和心率减速，”主要作者 Masakazu Agetsuma 解释道。“人工沉默小鼠的 dmPFC 可以抑制恐惧反应，这表明该区域需要回忆联想的恐惧记忆。因为它与涉及学习和相关精神疾病的大脑系统有关，所以我们想探索 dmPFC 的变化如何具体调节新的联想记忆信息。”
研究小组使用纵向双光子成像和各种计算神经科学技术来确定小鼠前额皮质在学习恐惧调节范式后神经活动如何变化。前额叶神经元的行为方式非常复杂，每个神经元都会对各种感觉和运动事件做出反应。为了解决这种复杂性，研究小组开发了一种基于“弹性网络”(一种机器学习算法)的新分析方法，以识别哪些特定神经元编码恐惧记忆。他们使用图形建模进一步分析了神经元的空间排列和功能连接。
“我们成功地检测到了编码恐惧记忆的神经群体，”Agatsuma 说。“我们的分析表明，恐惧调节诱导了恐惧记忆神经网络的形成，其中&luo;中枢&ruo;神经元在功能上连接了记忆神经元。”
重要的是，研究人员发现了直接证据，表明联想记忆的形成伴随着原本不同的网络，即条件刺激(CS，例如语气)网络和非条件刺激(US，例如恐惧经历)网络之间的新颖联想联系。“我们认为，这种新发现的连接可能会通过触发对 CS(即用于 CS 到 CR 转换的神经网络)的恐惧反应 (CR) 来促进信息处理。”
长期以来，人们一直认为记忆是通过神经连接的增强而形成的，神经连接通过神经元群的重复激活而得到加强。本研究的结果基于现实生活中的观察和基于模型的分析，支持了这一点。此外，该研究还展示了如何使用组合方法(光学和机器学习)来详细可视化神经网络的动态。这些技术可用于揭示与学习和记忆相关的神经变化的更多信息。
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