科学家揭示学习的机理！

我们称为学习的过程实际上数千个分子反应的大合唱，但是这些反应之间的相互作用大部分都还不清楚。现在来自冲神理工大学研究生院（OIST）的科学家们对小脑中学习的分子基础进行了模拟，而小脑是大脑中接受感觉信息输入并协调自主动作的部分。

“据我们所知，这是目前对这个系统#!复杂的模拟。” OIST计算神经科学小组组长Erik De Schutter说道，他是最近这篇发表在《Cell Reports》上的文章的通讯作者。过去的模拟都聚焦于到达神经元接收末端的信号，他说道，“而我们现在观察的是两个末端之间的交流情况。”

学习被认为是两个过程的平衡：长时程增强（LTP）——两个神经元之间的联系被增强，或者长时程抑制（LTD）——两个神经元之间的联系减弱。这两个过程都同时在突触发生。文章#$作者、OIST博士后研究员Andrew Gallimore博士模拟了它们如何在两种细胞之间发挥作用：平行纤维细胞和浦肯野细胞，这两种细胞在运动学习中发挥重要作用。

通过使用计算机创造这个复杂系统的模型，Gallimore将数百个这种神经元激活实验中获得的方程联合在一起。在韩国的同事从小鼠小脑中记录神经元的信息后，他们将这些记录加入到模型中。

他们发现突触两端的的分子网络对控制学习都很重要：必须在突触两个方向同时发生交流才能控制神经活动过程中是发生LTD还是LTP。

这个模型还显示平衡LTP和LTD的分子转盘有自动关闭的能力，一旦被激活，可以使系统返回到静息状态，这也是科学家们首次揭示一组复杂的蛋白和受体网络背后的机制。这个巨大、复杂的模型允许科学家们检测复杂的信号系统如和一起工作，而这在实验研究中很缺乏。

研究人员的工作将使科学家们更准确地预测控制学习行为的混沌、复杂的分子系统的行为。

“大脑的整体功能依赖于这些突触连接的强度。” Gallimore说道。“我们越了解这些过程，我们就更有可能干预这些过程以治疗严重的疾病。”