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脑科学| 新知识没记住?可能是多巴胺分泌少了
来源:澳门威利斯人官方网站 时间: 2018-04-17???? 作者: 系统管理员

你是否有过这样的经历?

刚背过的单词,明明刚才还记得,一转眼的功夫就忘了。

课堂上老师多次强调的重点,复习的时候还记得,考试的时候就是想不起来。

参加party认识了很多新朋友,过几天再见面时脑子里面却一直在想“我们认识吗?”

其实,这些都是长期记忆存储失败的表现。

大脑中的海马体是长期记忆形成、存储和提取的重要区域,如果失去了海马体,就无法再形成新的陈述性记忆了。那么,长期记忆的形成和存储,只要海马体就足够了吗?

其实不然,动物实验表明,一段长期记忆要从早期阶段(early phase,约1小时)转化为晚期阶段(late phase,几个小时甚至更长),需要多巴胺的参与,而多巴胺是由黑质(substantia nigra, SN)和腹侧被盖区(ventral tegmental area, VTA)分泌的。如果阻断海马体中神经元的多巴胺受体(下图A2),长期记忆就无法进入晚期阶段了。

       多巴胺在人类长期记忆的保持中是否也起到相同的作用呢?为了探究这个问题,来自美国的科学家记录了人类受试者大脑SN神经元的电活动,并分析了神经元电活动和长期记忆的关系。这些受试者因患有帕金森症或特发性震颤,需要接受深部脑刺激(deep brain stimulation, DBS)手术。DBS可以记录到刺激靶点SN的神经元活动,同时受试者需要完成一项记忆任务。在这项记忆任务中,受试者会看到一些图片,每张图片最多呈现3次,每次呈现时,受试者需要做出是否见过这张图片的选择。

       实验中共记录到66个SN神经元的电活动,分析表明,这些神经元中有17个是记忆选择(memory selective, MS)神经元,如果刺激是新奇的图片(novel stimuli)或者熟悉的图片(familiar stimuli),MS神经元的活动会大大的增加。

其中,有11个MS神经元对新奇刺激的响应远大于熟悉刺激,它们因此被称为新奇神经元(novelty neuron),有6个MS神经元对熟悉刺激的响应远大于新奇刺激,它们则被称为熟悉神经元(familiarity neuron)。这些神经元的放电率和动作电位形状都预示着它们很可能是多巴胺能神经元(dopaminergic neuron),即可以分泌多巴胺的神经元。

       至此,我们仍然好奇,到底是谁检测到了新奇的刺激引起了多巴胺的分泌呢?通过计算神经元的响应时,研究者发现,MS神经元的响应时(527 ms)显著地大于海马体神经元的响应时(311 ms),这表明,海马体先接收到了信息,SN后接收到信息。

       早在2005年,著名神经科学家Lisman就提出了海马体和多巴胺能神经元之间的神经通路假说,他认为,海马体的CA1是检测刺激是否新奇的区域,随后,CA1会将信息传递给伏隔核(nucleus accumbens),伏隔核作用于SN/VTA,引起多巴胺的分泌,多巴胺再作用于海马体,完成长期记忆的固化。

这解释了新奇神经元对长期记忆巩固的作用,那熟悉神经元的作用又是什么呢?研究者认为,由于多巴胺浓度的不同会导致突触连接的增强或者减弱,因此,这些熟悉神经元很可能起到了稳态可塑性(homeostatic plasticity)的作用,它们可以对长期记忆进一步固化,也可能会引起已有长期记忆的消失。

综上,该研究第一次分析了人脑SN神经元和长期记忆之间的关系,并发现SN中存在新奇神经元和熟悉神经元,为多巴胺在长期记忆保持中的重要作用提供了实验依据。

读完这篇文章的你,多巴胺分泌了多少呢?

 

参考文献:

Lisman et al., The hippocampal-VTA loop: controlling the entry of information into long-term memory, Neuron, 2005.

Kaminski et al., Novelty-Sensitive Dopaminergic Neurons in the Human Substantia Nigra Predict Success of Declarative Memory Formation, Current Biology, 2018.

本文为原创编译,转载请标明出处。

 

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