大约40年来,神经科学家一直认为,大脑通过使用“速写板”来快速记录一天中学习到的经验和信息,从而形成记忆。
在这种模型下,速记任务落在了海马体上,海马体是位于颞叶下方的两个略微弯曲的大脑区域,与情景记忆有关。人们认为,在睡眠期间,海马体中的神经元放电,驱动其信息转移到新皮层,新皮层是大脑皮层的顶层,充当大脑的硬盘或永久存储仓。这种模型似乎解释了为什么海马体受损的人可以回忆起旧的记忆,但无法创造新的记忆。
然而,在过去十年左右的时间里,一些新的发现对这一观点提出了质疑。现在又出现了一种新的理论,更加质疑这一观点;这个理论是基于布朗大学和德国海德堡马克斯·普朗克医学研究所的科学家们的新研究,他们研究了麻醉小鼠的新皮层和海马体的三个部分之间的通信。“我们不能仅仅把海马体看作是一个驱动新皮层的整体,”布朗大学神经科学家梅扬克·梅塔在谈到该小组的发现时说。“似乎[正在发生]的是,海马体中的所有神经元类型都显示出新皮层的某种回声或反回声。它们似乎都没有驱动新皮层。”
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梅塔表示,这是科学家首次观察到新皮层和海马体之间的联系。在麻醉小鼠中模拟深度睡眠,研究团队监测了新皮层以及海马体三个区域的神经元活动:齿状回(或输入站)、CA1(或输出通道)和CA3,CA3是一个由内部链接迷宫组成的区域。
他们的发现:新皮层中神经元的同步放电之后,海马体中出现了一系列不同的反应。齿状回中的神经元在新皮层的信号发送后不久被激活,就像回声一样,CA3区域的细胞“回声”微弱,而CA1中的神经元在新皮层放电时实际上变得更平静。
在睡眠期间,海马体不是向新皮层重放学习行为的神经元活动模式,而是对新皮层中的活动做出反应。梅塔和他的同事推测,“[新]皮层对海马体的同步激活会清除你最近从海马体中学到的任何东西。”
换句话说,作者推测,记忆不是在睡眠期间转移到新皮层,而是存储在新皮层和海马体中。然后,在睡眠期间,海马体作为临时存储系统被清除,以便进行新一天的学习,而记忆则保留在新皮层中,新皮层提供永久存储,就像计算机硬盘一样。
亚利桑那大学神经系统、记忆和衰老部门主任布鲁斯·麦克诺顿认为,这项新工作为谜题增添了另一块碎片,但不认为这是一项突破。“这里的底线是,这是一个非常非常复杂的系统,”他说,并补充说,他预计还需要20年,科学界才能完全理解记忆是如何形成和存储的。“在解释麻醉下完成的结果时,人们必须非常小心,”他警告说,“因为这完全不是同一个大脑。”
梅塔承认这只是一个工作假设,而不是正在发生的事情。“我们已经被这个回路愚弄了很多次,”他说,“认为我们已经弄清楚了,那就太愚蠢了。”