大脑学习和记忆的背后机制

生物通报道：哈佛大学医学院（Harvard Medical School ，HMS）研究人员在刊登于NATURE网络版的一篇文章中谈到发现了大脑中辅助视觉刺激归类整理的神经元。顶叶皮层的神经元活动负责把熟悉的目视图像按照类别或者意义归类，大脑活动形式显著改变导致学习过程的发生。研究结果提示：归类行为是由个别的神经元（大脑细胞）完成的，并且顶叶皮层是大脑回路中负责对所视事物进行学习和识别的一部分。

　　

生物通报道：几乎在儿童时代我们既已经学会了将短袜放在储存短袜的抽屉里，将衬衫放在储存衬衫的抽屉里。但是至今仍然不清楚的问题是：究竟是大脑的那一部分负责编码这些归类信息的，这些归类信息是怎样产生的呢？

 

目前哈佛大学医学院（Harvard Medical School ，HMS）研究人员在刊登于NATURE网络版的一篇文章中谈到发现了大脑中辅助视觉刺激归类整理的神经元。顶叶皮层的神经元活动负责把熟悉的目视图像按照类别或者意义归类，大脑活动形式显著改变导致学习过程的发生。研究结果提示：归类行为是由个别的神经元（大脑细胞）完成的，并且顶叶皮层是大脑回路中负责对所视事物进行学习和识别的一部分。

 

课题负责人、HMS神经生物学博士后研究人员David Freedman说：“过去一直不知道在学习新概念的时候，顶叶皮层的活动会显示如此明显的变化。大脑中的一些区域，特别是大脑前庭(frontal lobes)和大脑颞叶(temporal lobes)与视觉分类有关。因为这些区域都是相互连接的，所以在下一步的工作中将是研究它们在分类过程中的相互作用。

 

我们不是天生就会对桌子、椅子和照相机等进行分类的，相反，许多这些类别都是通过经验获得的。分类学是复杂行为的基础，因为能够定义我们周围的所见所闻。比如，当你被告知你所见到的新型电子器件是一部电话时，你会马上联想到扬声器、马克风、电话键盘等相关的许多信息。

 

我们已知大脑对于一些简单的视觉图像，如颜色、角度和

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运动方向等的加工过程。但是对于大脑学习和识别刺激的含义的机制还不甚了解。将相关的目视图像按照概念分组的过程使大脑能够根据意义对刺激进行组织，并且使我们能够对周围环境快速做出反应。

 

此次实验过程中，第一步以猴子为模型，要求猴子玩一种简单的电脑游戏，即将一组视觉流线模型按照概念归为两类。Freedman 和另一论文作者、HMS神经生物学副教授John Assad博士对游戏中的猴子大脑两个相邻区域——顶叶皮层和中颞叶区的神经元活性进行监控。研究发现，顶叶皮层神经元在猴子的每一次分类决定做出的时刻很敏感；相反，中颞叶区的神经元对于每张流线图出现的不同会相当敏感，并且不参与流线图的归类活动。

 

顶叶皮层中与分类活动有关的神经元在学习和体验的过程中的变化也很剧烈。几周的试验过程中，猴子反复玩相同视觉图像的分类游戏。研究发现，这种再训练使得顶叶皮层活性被彻底改造了。

 

Freedman 说：“这项研究有助于进一步弄清大脑学习和识别可视图像意义的机制，并且证实学习新的概念可以引发强烈地、长时程的大脑活动。我们将继续探索顶叶皮层是否在对其它类型的可视刺激（如形状）分类的过程中发挥同样的作用。”

 

Freedman认为这种研究最终能够应用于研究神经系统疾病。“弄清大脑学习、存储、识别和再回忆视觉信息的机制有助于我们治疗大脑疾病或者大脑损伤，如中风、阿尔茨海莫氏症和精神分裂症等所带来的这些大脑加工视觉图像功能的丧失。”（生物通记者 子元）