关于神经元功能的新发现可能有助于科学家理解大脑如何在学习和记忆形成过程中整合信息。
科学家们发现，当电脉冲从一个神经元传递到另一个神经元时，它们不仅会加强两者之间的突触（连接），还会促进邻近突触的活动，使其更快更容易地学习。研究人员在《自然》杂志上报告说，这种额外的刺激持续五到十分钟，可能是记忆形成的关键。
研究合著者Karel Svoboda说，这种残余效应“是基于所谓的经典可塑性模型预测的”——大脑通过加强或减弱神经元之间的连接来适应的能力——但以前没有被证实。Karel Svoboda 是弗吉尼亚州阿什本的霍华德·休斯医学研究所珍利亚农场研究园区的生物物理学小组负责人。“你希望拥有这种聚集性的可塑性”，以保持记忆聚集在一起。
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神经元，或神经细胞，每个都有一对突起——轴突和树突，分别传递和接收脉冲。树突是一种树状结构，有几个分支，上面布满了数百个称为“棘”的突触接收末梢，每个棘都与许多其他神经元的轴突相连。当其中一个棘接收到刺激（通过它与另一个细胞的轴突突起形成的突触）时，棘会扩展到突触中，加强其神经元和另一个细胞之间的连接。这种通过突触增强通信的过程称为长时程增强作用 (LTP)，被认为是学习的基础。
以前尝试识别这一过程的努力因方法不够精确而受阻。研究人员主要使用电脉冲，这不利于良好的空间观察。Svoboda 和研究合著者 Christopher Harvey（Svoboda 实验室的研究生）使用了一种更精确的技术。他们在切片的大鼠海马体（负责短期记忆的大脑区域）的特定突触处，将一种吸光化学基团连接到神经递质谷氨酸（大脑中的一种兴奋性化学信使）上。当他们用激光照射谷氨酸时，谷氨酸从其吸光分子捕获物中释放出来，从而能够恢复其功能；它到达突触中的树突棘，允许离子进入细胞并产生电信号。
由于这种刺激，棘突进一步延伸到突触中。研究人员没有发现任何证据表明邻近的棘突也发生了扩张，但他们发现，只需更少的刺激——只有最初刺激的 20%——就可以促使 10 微米（约万分之四英寸）范围内的 20 个棘突中的任何一个发生 LTP。科学家报告说，这种效应似乎持续了五到十分钟。
Svoboda 说，这种协同活动可能解释了当一个人进入新环境并在该空间内环顾四周，将不同线索联系起来时，信息是如何整合的。“人们不知道这些持续约 10 分钟的联系是如何在神经元中编码的，”他说。“这为几分钟内的联系提供了一种可能的机制。”
在一篇随附文章的社论中，哈佛医学院神经生物学助理教授 Bernardo Sabatini 表示，Harvey 和 Svoboda 的工作为大脑的神经元连接引入了新的复杂性。
他写道：“[对于]海马体中某些形式的活动依赖性可塑性，基本的调节单元可能大于单个突触”，而是“具有相似放电模式的突触的物理聚集队列，其在树突上的空间排列自然而然地遵循突触之间相互强化的相互作用。”