成人大脑会随着经验而改变的观点曾经是一个激进的想法,但现在人们普遍接受,某些区域——比如运动皮层,在学习新的身体技能时——可以生长出新的神经元或建立更强的连接。
现在科学家报告说,大脑的可变性甚至比预想的还要大。由于一项非常规的研究技术,神经科学家首次找到了确凿的证据,表明新的经验和信息对大脑的两个半球都有广泛的影响,而不仅仅是在一个离散区域建立连接。
故事始于海马体,这是大脑中与短期记忆相关的区域。过去,研究人员曾对离体的海马体切片进行电刺激,并观察刺激如何改变附近神经元的结构。但这项新的研究采用了不同的方法。由目前在西班牙阿利坎特神经科学研究所的生物控制论专家圣地亚哥·卡纳尔斯领导的团队,摒弃了解剖的海马体,转而采用更贴近真实情况的方法。在活体大鼠体内植入电极后,该小组使用功能性核磁共振成像(fMRI)、脑电图(EEG)和微刺激——用小剂量电流触发神经细胞——实时追踪当海马体中的神经元受到刺激时,大鼠大脑中的神经元结构发生了什么变化。与研究切片不同,这种方法使科学家能够看到海马体发生的事情与整个大脑发生的事情之间的联系——就像将卧室的 2D 图纸与整栋房屋的 3D 渲染进行比较一样。
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卡纳尔斯说:“我们了解到,我们所说的神经元可塑性并非个体突触甚至它们接触的神经元所独有,而是发生在突触和神经元嵌入的功能网络中。这些网络在脑切片中是不存在的,因此以前无法研究。”
卡纳尔斯说,通过展示海马体的活动如何引起大脑结构的广泛变化,这些发现可以解释为什么新记忆最初依赖于海马体,但最终可以在不触发大脑该部分的情况下被回忆起来。