记忆游戏如何帮助我们理解脑损伤
波士顿大学（Boston University）的一个澳门威尼斯人注册网站研究小组为老鼠设计了一个记忆游戏，目的是澳门威尼斯人注册网站研究老鼠大脑中处理触觉信息和过往事件记忆的两个不同区域的功能。图片来源：piranka/iStock
记忆游戏如何帮助我们理解脑损伤
波士顿大学的神经科学家澳门威尼斯人注册网站研究了大脑区域独立和集体运作的方式
创伤性脑损伤后，为什么有些人能迅速恢复技能，而另一些人却面临长期的挫折？波士顿大学的神经科学家Jerry Chen和他的同事们一直试图通过了解大脑的哪些部分用于处理感觉信息和记忆不同的技能来回答这个问题。
“从生物医学的角度来看，问题是大脑的某些部分是否[单独负责]某些类型的功能，”陈说，他是波士顿大学系统神经科学中心的生物学助理教授和澳门威尼斯人注册网站。他的实验室发表在《神经元》杂志上的最新澳门威尼斯人注册网站研究可能最终帮助我们确定哪些能力在创伤性脑损伤后特别难以恢复——可能是因为这些技能只代表大脑的一个区域——哪些能力更有弹性。
Chen的澳门威尼斯人注册网站研究小组为老鼠设计了一个记忆游戏，目的是检查处理触觉信息和对先前事件的记忆的两个大脑区域的功能——他们称之为S1和S2的大脑区域。Chen想看看S1和S2是否都处理相同的信息（分布式处理），或者每个区域是否都有专门的、独立的角色（本地化处理）。
澳门威尼斯人注册网站研究人员给老鼠做了一个记忆游戏，用一个移动装置轻轻地刺激它们的胡须。对于老鼠来说，游戏的目标是识别胡须的运动模式以获得奖励。首先，每只老鼠都感觉这个装置向前或向后移动它们的胡须。然后，暂停两秒钟后，该设备再次移动它们的胡须。如果它们的胡须在两轮中朝相反的方向移动——例如，如果装置先把胡须向前移动，暂停一下，然后把胡须向后移动——老鼠就知道它们可以舔一根吸管来喝解渴的饮料。另一方面，如果该装置在两轮中使它们的胡须向同一方向移动，老鼠就应该避免舔。如果老鼠做错了，它们会得到一小股空气，并在重新开始游戏之前暂停。
同时，澳门威尼斯人注册网站研究人员在整个游戏过程中观察老鼠的大脑活动，看看S1和S2区域是如何影响老鼠的技能的。他们使用了一种称为光遗传学的技术，这是一种基因工程方法，允许他们使用光选择性地激活小鼠大脑S1或S2区域的脑细胞群。
澳门威尼斯人注册网站研究人员发现，老鼠大脑的S1和S2区域进行大量相同的处理，频繁地相互传递信息。但他们也观察到，当老鼠玩记忆游戏时，这两个大脑区域发挥了一些特殊的作用。S1似乎更多地参与处理即时感觉信息，使老鼠的胡须如何实时移动变得有意义。相比之下，S2似乎特别参与帮助老鼠回忆过去的事件，老鼠依靠这个大脑区域来记住第一轮游戏中发生的事情。
陈教授说，澳门威尼斯人注册网站研究结果表明S1和S2的连接方式不同，因为S2中的脑细胞比S1中的脑细胞彼此之间的联系更紧密。Chen推测这些更强的联系与S2在回忆过去中的作用有关。当脑细胞连接得更紧密时，一个线索就更容易触发细胞链并触发记忆——神经活动的“多米诺骨牌效应”。S1和S2的局部和分布式处理作用共同有助于小鼠能够正确地玩游戏并获得含糖零食。
虽然人类没有胡须，但澳门威尼斯人注册网站研究小组的实验观察可以代表人类手处理的同样的感觉信息。
“我们用手指处理触觉信息的灵敏度和灵活性，就像老鼠用胡须处理触觉信息一样，”陈说。“所以，如果我们要澳门威尼斯人注册网站研究我们如何处理手和手指的触觉信息，我们可能会看到和我们（在老鼠身上）一样多的分布式能量，因为这是我们进化到使用的主要感官之一。”
陈说，在这些发现能够帮助遭受创伤性脑损伤后长期运动技能或其他能力丧失的人类之前，还有很多澳门威尼斯人注册网站研究要做。
他说：“需要记住的一个因素是，老鼠的大脑（比人的）小，而且其中一些区域更加混杂，因此老鼠大脑中的处理可能更加分散。”
人类大脑的体积比老鼠大得多，Chen说，人类可能有更多的区域来进行局部处理。或者，相反的情况也可能是正确的，他说：“因为（我们的）大脑更大，有更多的连接，所以我们可能拥有和老鼠一样多的分布式能量——甚至更多。”
这项工作得到了大脑与行为澳门威尼斯人注册网站研究基金会、理查德和苏珊·史密斯家族基金会、斯图尔特和伊丽莎白·普拉特职业发展奖、白厅基金会、国家科学基金会Neuronex神经技术中心、美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院（NIH）大脑倡议奖、美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院新创新者奖、美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院Ruth L. Kirschstein博士前个人国家澳门威尼斯人注册网站研究服务奖和波士顿大学系统神经科学中心的支持。
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