运动学习过程中脑细胞间产生新联系

本报讯 美国加州大学圣克鲁斯分校的研究人员发现，当动物开始学习一项新的任务时，其脑细胞之间几乎会马上建立新的联系。日前发表在《自然》杂志网络版上的这项研究详细揭示了在新的运动记忆形成过程中，大脑回路是如何重新建立联系的。
 
许多研究表明哺乳动物大脑的记忆储存具有明显的空间模式，并且神经元群体参与了记忆编码，但其在神经突触水平上的机理仍不清楚。华人科学家左轶（音译）及其同事在之前的研究中记录了小鼠在学习过程中，其大脑运动皮层区树突棘快速增长的情况。这些树突棘形成神经突触，接受来自大脑其他区域的与记忆和肌肉运动有关的信号。在新的研究中，他们分析了新形成的神经突触的空间分布。
 
空间分析的初步结果表明1/3新形成的神经突触相互比邻，形成突触簇。当小鼠不断重复学习一项新任务时，仅需数天其大脑便产生突触簇。与那些不成簇的突触相比，成簇的突触在学习期间以及学习终止后持续的时间更久。
 
此外，研究人员还发现在突触簇中第二个树突棘形成后，第一个树突棘会变得更大。树突棘的大小与突触的强度密切相关。左轶说：“我们发现第二组联系的产生与第一组联系的强度密切相关，这表明它们可能参与了相同的信号回路。突触簇的形成则有可能加强了这些树突棘之间的联系。”
 
进一步实验还发现，小鼠在学习不同任务的过程中形成的树突棘并没有相互簇集在一起。
 
左轶表示：“在学习一项新的任务时，同一皮层回路的反复激活至关重要。但是，最佳频率是多少尚未搞清。最终，通过研究神经突触形成与记忆之间的关系，我们期望得到产生记忆的最佳途径。”（任春晓）