Science子刊：重塑我们对人类如何学习和形成记忆的科学理解

　　

当大脑同时学习经典条件反射和操作性条件反射时会发生什么？

一项突破性的发现揭示了大脑的“记忆战争”是如何工作的

特拉维夫大学的研究人员发现，大脑不能同时通过经典条件反射和操作性条件反射进行学习。事实上，大脑会同时主动阻止这两种记忆的形成。使用这种策略，大脑解决了执行哪种行为的冲突。

特拉维夫大学的一项新研究可能会重塑我们对人类如何学习和形成记忆的科学理解，特别是通过经典条件反射和操作性条件反射。研究小组发现，我们的大脑在这两种学习系统之间进行着激烈的竞争，在任何给定的时间里，只有一种能够获胜。这意味着，如果我们试图在同样的情况下同时学习两个相互冲突的动作，结果将是混乱的，当再次遇到这种情况时，很难执行任何一个动作。在他们的研究中，研究人员在果蝇身上证明了这一现象。当果蝇被训练将气味与随机传递的电击联系起来（经典条件反射），并将它们自己的行为与气味和电击联系起来（操作性条件反射）时，果蝇变得困惑，无法对电击表现出明确的反应。

这项有趣的研究是由特拉维夫大学医学和健康科学学院神经回路和嗅觉感知实验室的Moshe Parnas教授和博士生Eyal Rozenfeld领导的。研究结果发表在著名的《科学进展》杂志上。

研究人员解释说，人类有多种学习方式。一个著名的学习例子是伊万·巴甫洛夫的著名实验，狗学会了把铃声和食物联系起来。这种类型的学习被称为经典条件反射，涉及两种刺激之间的被动关联。另一方面，人类也可以从自己的行为中学习：如果一个特定的行为产生了积极的结果，我们就学会重复它，如果它伤害了我们，我们就学会避免它。这种类型的学习被称为操作性条件反射，涉及主动行为。

多年来，科学家们相信这些类型的记忆在大脑中协同工作。但如果这两种记忆决定了相互冲突的行为，会发生什么呢？例如，可以使用两种条件反射方法训练小鼠害怕某种气味，但它们的反应会因使用哪种方法而有所不同。在经典条件反射下，小鼠会原地不动，而在操作性条件反射下，它们会逃跑。如果两种记忆同时存在会发生什么？小鼠会被冻住、逃跑，还是继续表现得若无其事？

在一项针对果蝇的独特研究中，特拉维夫大学的研究人员发现，大脑不能同时使用经典条件反射和操作性条件反射进行学习。大脑同时积极地抑制这两种记忆的形成，利用这种策略来决定执行哪一种行为。在实验中，研究人员教会果蝇将气味与电击联系起来。当使用经典条件反射时，苍蝇在闻到条件反射气味时学会了冻结。相反，当使用操作性条件反射时，果蝇学会了逃离气味以避免电击。他们证明果蝇不能同时学习这两种课程，同时教授这两种学习方式的尝试会导致根本没有学习。此外，他们还确定了大脑机制，优先考虑一种类型的学习。

“我们的研究完全改变了我们几十年来对大脑学习方式的看法，你可以把大脑想象成一场‘心理拔河’：如果你专注于通过行动来学习，大脑就会阻止自动联想的形成。这有助于避免混淆，但也意味着你不能同时学到两件事。”

Parnas教授补充说：“果蝇的大脑很简单，这使得它们很容易研究，但它们的大脑与哺乳动物的大脑惊人地相似，因此与我们自己的大脑相似。利用强大的基因工具，研究人员深入了解了不同的学习系统如何争夺“大脑中的空间”。他们发现，大脑的“导航中心”进行干预，以确保在任何给定时刻只有一种记忆是活跃的，从而防止两种系统之间的冲突。这一发现可以帮助我们理解为什么一心多用有时会导致忘记重要细节。”

Eyal Rozenfeld总结道：“这一发现不仅重塑了我们对人类学习的认识，而且还可能导致治疗学习障碍的新策略的发展。通过更好地了解患有多动症或阿尔茨海默氏症等疾病的人的记忆是如何形成的，我们可能能够创造新的治疗方法。令人着迷的是，我们的大脑在不同的学习系统之间进行选择，以避免混淆——而我们甚至都没有意识到这一点。”