科學家發現新生神經元可以幫助大腦及時「編輯記憶目錄」

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人類大腦每天產生1400個新的神經元,但它們的功能(運作)至今仍然不清楚。Kaonos/Shutterstock

有時候能感覺到每一天都是土撥鼠日。醒來、上班、看到和昨天一樣的人,然後又回家。然而,你把每一天所經歷的,當作是一個全新事件,完全明瞭是第一次這樣過生活。大腦如何正確地分辨明顯類似的環境而不會混淆,已經困惑了科學家一段時間。但是新的證據認為,”新生的”腦細胞可能握有答案。

絕大多數的腦細胞,或神經元,是在出生前形成的,而且在一個人生命的任一個時間點,不會分裂或再生。然而,一個小亞群的細胞,位於一個名為海馬體齒狀(dentate gyrus)的微小腦部區域,經由被稱為神經再生(neurogenesis)的過程,能夠做到生產新的細胞。但是當人類大腦每天產生大約1400個這些所謂的成人新生微粒細胞(abGCs),這些年幼的神經元的功能至今仍然完全不清楚。

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為了調查這個,來自於哥倫比亞大學和Zuckerman研究院的研究人員,使用雙光子鈣顯微成像技術(2-photon calcium imaging)來監督和比較新形成的以及成熟的神經元在老鼠的海馬體齒狀的活動,當它們碰到某些刺激時。這份研究發表於神經元期刊,是第一次在活的動物監督成人新生微粒細胞。

在實驗期間,老鼠被放在擺滿一系列多種感覺指引(multisensory cues)的跑步機上,像是織構化材料、光線和氣味。結果顯示,當老鼠碰到這些刺激時,小於6周的成人新生微粒細胞比成熟的神經元明顯地更活躍,認為它們已經主動地編碼感覺經驗記憶。

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相較之下,成熟的神經元顯得對多種感覺輸入比較不敏感。取而代之的是,變成只被空間排列的主要改變所刺激。

研究共同作者Mazen Kheirbek解釋:”不像成熟的神經元,較年輕的神經元似乎對它們周遭刺激的改變是非常敏感的。所以我們在想,它們在接受新的資訊上,表現得更好。”

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甚至當每天感覺是相同的,我們知道它不是 Rawpixel.com/Shutterstock

為了測試這個假設,研究人員利用基因改造過的老鼠來攜帶低敏感度的基因,這個基因能夠控制成人新生微粒細胞的觸發,一種被稱為光遺傳學(optogenetics)的方法。這些老鼠被重複地放在一個房間,並且對腳施予電擊,直到它們學到將電擊和環境連結在一起,導致每一次在進入房間時,它們會害怕地自動停止腳步。

使用閃光來抑制它們的成人新生微粒細胞,研究人員然後將這些老鼠放在一個相似但有點不同的房間,它們在那裏不會受到電擊。當”正常”的老鼠能夠分辨這兩個房間,因此只對有電擊的房間表現出有條件(被調整過)的害怕反應,然而那些帶有成人新生微粒細胞被壓制的老鼠,表現出對這兩個房間的停止腳步反應,研究人員認為這是對辨別這兩個設定的失能。

確切地說,研究作者結論出,新生的神經元對多種感覺指引的敏感度,讓大腦能分辨出高度相似卻是新的環境,一種被稱為模式分離 (pattern separation)的現象。

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這項研究能夠引導對精神障礙新治療的發展,像是創傷後壓力心理障礙症(post-traumatic stress disorder)。發生的原因是由於“一種能力上的不足,對及時編輯記憶目錄或是從之前的創傷經驗分辨出新的經驗。”

因此,Kheirbek說研究人員的”長期目標是去刺激這些幼小的神經元,以便於我們能夠治療不同的認知障礙,特別是涉及分辨新事物與舊事物上的能力不足。”

TED演講如何製造新的腦細胞(中文字幕):

來源: Iflscience