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研究人员将大脑切成薄薄的小部分,并且只通过测量其特定的神经元性质就可以得知该有机体在生前所学,听起来像科幻小说。这种读心术已经成为现实。2015年3月2日该研究成果发表在《自然》杂志上。
冷泉港实验室(CSHL)的研究人员描述了大脑切片是如何进行“读取”,并详细阐明,用特定的声音去训练老鼠的行为。这项研究是第一个提供个体单个神经元在大脑的学习和记忆具体活动和变化中的实例。
CSHL的一名在做神经学研究的教授Anthony Zador说:“近来,神经学家已经辨认出了学习和记忆的大脑区域。但我们想更进一步深入识别特定的编码链接改变是否会影响特定的行为反应。”
为了验证上述行为,该团队专注于弄清老鼠是如何将声音信号转化为行为的。研究人员通过特定的音符和奖励来训练老鼠。通过改变音符,如在大号和长笛之间更换,训练老鼠在左边或右边寻找奖励。
以往的工作中研究团队发现,动物在执行任务中,神经元的数量对特定的行为至关重要。该数量的神经元从一个听觉脑区(听觉皮层)到另一个听觉区域。
目前工作中,研究小组测量了训练老鼠的这两区域间的神经元链接强度。
Anthony Zador解释说:“我们发现,在整个听觉纹状体的活动区域有一个梯度,这些梯度与动物是否训练有素的向左或向右的奖励有关。”
基于上述信息,该团可以利用后期大脑切片“预测”这些老鼠是怎样被训练的。Anthony Zador说:“我们已经破译一段微小的动物神经记忆代码编码区。本质上我们可以读取这些老鼠的想法。”美国国立卫生研究院的James Gnadt说:“这项研究显示,科学家可以精确的确定毛蟹记忆的突触表达。”
根据Zador的研究结果,该技术可广泛应用于大脑其它器官。他说:“我们将致力于应用到更多复杂的学习形式和其它感官系统中,如视力中。”
参考: "Selective corticostriatal plasticity during acquisition of an auditory discrimination task" appears online in Nature on March 2, 2015:DOI: 10.1038/nature14225