科学家创建了最详细的大脑记忆中心地图 它可能改变我们对记忆的理解

科学家创建了最详细的大脑记忆中心地图它可能改变我们对记忆的理解海马体位于大脑内，是一个复杂的结构，类似于海马。它对大脑至关重要，在记忆的形成以及记忆从短期储存转移到长期储存方面起着关键作用。除了这些功能外，海马还在导航、想象未来或虚构经验的能力、创造精神意象，甚至在视觉感知和决策方面发挥作用。图形显示悉尼大学团队进行的海马体绘图过程。资料来源：MarshallDalton/悉尼大学为了生成他们的地图，该团队--由道尔顿博士领导，包括ArkievD'Souza博士、JingleiLv博士和悉尼大学大脑与思维中心的FernandoCalamante教授--依靠来自为人类连接组项目（HCP）创建的神经影像数据库的MRI扫描，这是一个由美国国立卫生研究院领导的研究联盟。他们使用自己开发的定制技术处理现有的HCP数据。这使他们能够追踪从大脑各个角落到海马体终止点的连接--这在人类大脑中是从未完成过的事情。迄今为止最详细的地图道尔顿博士说："我们所做的是更详细地观察白质通路，这基本上是大脑不同区域之间沟通的高速公路。我们开发了一种新的方法，使我们能够绘制出海马体与大脑外层皮质地幔的连接方式，但非常详细。我们所创建的是一个高度详细的白质路径地图，连接海马体和大脑的其他部分。这基本上是一张直接与海马体相连并支持其在记忆形成中的重要作用的大脑区域的路线图。"人脑"线路图"的高分辨率图像显示了与海马体的连接。资料来源：MarshallDalton/悉尼大学以前对人类海马体的核磁共振调查所固有的技术限制意味着它只能在非常广泛的范围内对其连接进行可视化。"但我们现在已经开发出一种量身定做的方法，使我们能够确认海马内不同皮质区域的连接位置。这在以前的活人脑中还没有做到。"意外的结果该团队很高兴他们的结果在很大程度上与过去几十年来海外研究的数据一致，这些研究依赖于灵长类动物大脑的尸检研究。然而，悉尼大学的研究小组发现，海马体和一些大脑区域之间的连接数量比预期的要低得多（就额叶皮层区域而言）或高得多（就视觉处理区域而言）。这可能表明，尽管一些路径在人类进化过程中是保守的，但人类的大脑也可能发展出不同于其他灵长类动物的独特连接模式。需要进一步的研究来更详细地阐明这一点。这些连接性的差异可能只是核磁共振成像技术的一个限制--也可能是真实的。例如，它们可能有助于解释为什么我们的一些灵长类表亲--特别是黑猩猩--在某些记忆任务上比人类更出色，尤其是那些依赖短期记忆的任务。黑猩猩在涉及一种被称为博弈论的数学形式的认知任务上胜过人类，这种数学形式依赖于短期记忆、模式识别和快速视觉评估。"尽管我们已经实现了人类海马的这种高分辨率绘图，但在非人类灵长类动物身上进行的束缚追踪方法--它可以看到细胞水平--能够看到比核磁共振成像所能辨别的更多连接，也可能是人类海马体与额叶区的连接数量确实比我们预期的要少，而与大脑视觉区域的连接更多。随着新皮质的扩展，也许人类进化出了不同的连接模式，以促进人类特有的记忆和可视化功能，这反过来又可能是人类创造力的基础。这有点像一个谜题--我们就是不知道。但我们喜欢谜题，并将继续调查。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337487.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337487.htm

研究：深部脑刺激法 睡眠中改善增强记忆

研究：深部脑刺激法睡眠中改善增强记忆美国和以色列研究员发现，在睡眠期间使用深部脑刺激疗法，除了能显著改善记忆准确性，还能在睡眠期间增强记忆。新华社星期六（6月10日）报道，这项发表在英国《自然·神经学》杂志上的研究首次证明了一个长久以来的说法——睡眠期间，海马体和大脑皮层的协同活动是增强记忆的关键机制，即通过睡眠期间海马体和大脑皮层之间的交流，大脑中的记忆能够得到增强。深部脑刺激法是治疗帕金森病等神经疾病的重要方法之一，即把电极植入脑中特定的神经区域，再外接电池给予刺激，以改善脑细胞的功能。新研究由美国加州大学洛杉矶分校和以色列特拉维夫大学等机构的研究人员合作完成。研究人员在18名癫痫患者脑中植入电极，研究睡眠期间深部脑刺激法的作用。研究指出，睡眠期间深部脑刺激法可改善大脑中负责获取新记忆的海马体，以及负责长期存储记忆的额叶皮层之间的交流。此外，透过监测睡眠期间海马体活动发现，这一疗法能够精确、定时将电刺激传递到额叶皮层。研究员对接受和不接受深部脑刺激法两组受试者进行对比后发现，睡眠期间深部脑刺激法能够显著改善受试者记忆的准确性。研究人员还监测了这一方法以单个神经元为单位对大脑活动的影响，结果发现，在睡眠期间开展精准刺激有助于加强海马体和额叶皮层之间的交流。研究员认为，作为特殊的干预式刺激疗法，深部脑刺激法有助于改善和巩固记忆，增强大脑中海马体和大脑皮层的协同性，有望为治疗痴呆症等记忆障碍疾病带来启发。

一个大脑区域在睡眠中教导另一个区域 将新数据转化为持久的记忆

一个大脑区域在睡眠中教导另一个区域将新数据转化为持久的记忆然而，准确地说，新的经验在睡眠中如何被处理仍然是一个谜。夏皮罗、宾夕法尼亚大学的博士生DhairyyaSingh和普林斯顿大学的KennethNorman现在从他们建立的一个神经网络计算模型中对这个过程有了新的认识。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，他们表明，当大脑在慢波和快速眼动（REM）睡眠中循环时（大约每晚发生五次），海马体向新皮层传授它所学的知识，将新奇、短暂的信息转变为持久的记忆。"这不仅仅是大脑中局部电路的学习模型。"宾夕法尼亚州心理学系助理教授夏皮罗说："这是一个大脑区域如何在睡眠期间教导另一个大脑区域，在这个时候没有来自外部世界的指导。这也是一个关于我们如何随着环境的变化而优雅地学习的提议。"安娜-夏皮罗是文理学院心理学系的助理教授。图像来源：宾夕法尼亚大学广义上，夏皮罗研究人类的学习和记忆，特别是人们如何获得和巩固新信息。她长期以来一直认为睡眠在这里起到了一定的作用，她和她的团队一直在实验室里进行测试，记录参与者睡眠时大脑中发生的情况。她的团队还建立了神经网络模型来模拟学习和记忆功能。具体到这项工作，夏皮罗和同事们建立了一个神经网络模型，该模型由海马体和新皮层组成，海马体是大脑的新记忆中心，负责学习世界的日常、偶发信息，而新皮层则负责语言、高级认知和更永久的记忆存储等方面。在模拟睡眠过程中，研究人员可以观察并记录这两个区域的模拟神经元在什么时候发射，然后分析这些活动模式。该团队使用他们建立的大脑启发式学习算法进行了几次睡眠模拟。模拟结果显示，在慢波睡眠期间，大脑大多在海马体的引导下重温最近发生的事件和数据，而在快速眼动睡眠期间，它大多在新皮层区域的记忆存储的引导下重演之前发生的事情。DhairyyaSingh是文理学院心理学系的二年级博士生。图像来源：宾夕法尼亚大学"当两个大脑区域在非快速眼动睡眠期间连接起来时，那是海马体实际上在教导新皮质，"夏皮罗实验室的二年级博士生辛格说。"然后，在快速眼动睡眠阶段，新皮层重新激活，可以重放它已经知道的东西，巩固了数据在长期记忆中的地位。"他说，这两个睡眠阶段之间的交替也很重要。"当新皮层没有机会重放自己的信息时，我们看到那里的信息会被覆盖。我们认为你需要有交替的快速眼动期和非快速眼动期睡眠，才能发生强大的记忆形成。"这些发现与该领域已知的情况一致，尽管该模型的某些方面仍然是理论上的。"我们仍然需要对此进行测试，"Schapiro说。"我们的下一步将是进行实验，以了解快速眼动睡眠是否真的会唤起旧的记忆，以及这对将新的信息整合到你现有的知识中可能有什么影响。"因为目前的模拟是基于一个典型的成年人得到一晚健康的睡眠，他们不一定能转移到其他类型的成年人或不太理想的睡眠习惯。它们也没有提供对儿童情况的洞察力，因为儿童需要与成人不同的睡眠时长和类型。夏皮罗说，她看到她的模型在回答这些悬而未决的问题方面有很大的潜力。她说："有了这样一个工具，你就可以向许多方向发展，特别是因为睡眠结构在整个生命周期和各种疾病中都会发生变化，而我们可以在模型中模拟这些变化。"从长远来看，更好地了解睡眠阶段在记忆中的作用可能有助于为精神和神经疾病的治疗提供信息，因为睡眠不足是一种症状。辛格说，这对深度学习和人工智能也可能有影响。他说："我们受生物启发的算法可以为人工智能系统中更强大的离线记忆处理提供新的方向。这项连接睡眠和记忆形成的概念验证工作使该领域向这些目标迈进了一步。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332591.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332591.htm

研究发现记忆障碍饱和脂肪会阻碍老化大脑的记忆形成

研究发现记忆障碍饱和脂肪会阻碍老化大脑的记忆形成同一实验室在早些时候对衰老大鼠的研究中发现，高加工成分饮食会导致大脑产生强烈的炎症反应，并伴有记忆力衰退的行为表现，而补充DHA则可以防止这些问题。俄亥俄州立大学行为医学研究所研究员、医学院精神病学和行为健康与神经科学副教授、资深作者露丝-巴里恩托斯（RuthBarrientos）说："这篇论文最酷的地方在于，我们第一次真正开始按细胞类型来区分这些东西。我们实验室和其他实验室经常研究海马体的整体组织，观察大脑对高脂肪饮食的记忆反应。但我们一直很好奇哪些细胞类型会或多或少地受到这些饱和脂肪酸的影响，这是我们首次尝试确定这一点"。这项研究最近发表在《细胞神经科学前沿》（FrontiersinCellularNeuroscience）杂志上。在这项工作中，研究人员重点研究了小胶质细胞（大脑中促进炎症的细胞）和海马神经元（对学习和记忆非常重要）。他们使用了永生化细胞--取自动物组织的细胞拷贝，这些细胞经过改造，可以不断分裂，只对实验室刺激做出反应，这意味着它们的行为可能与同类型原代细胞的行为并不完全一致。研究人员让这些模型小胶质细胞和神经元接触棕榈酸（猪油、起酥油、肉类和乳制品等高脂食品中含量最高的饱和脂肪酸），以观察棕榈酸如何影响细胞内的基因激活以及线粒体的功能（线粒体是细胞内的结构，具有产生能量的主要代谢作用）。结果表明，棕榈酸会促使基因表达发生变化，这与小胶质细胞和神经元中炎症的增加有关，但小胶质细胞中受影响的炎症基因范围更广。用一定剂量的DHA（鱼类和其他海产品中的两种欧米加-3脂肪酸之一，也可以用补充剂形式获得）预处理这些细胞，对两种细胞类型的炎症增加都有很强的保护作用。这项研究的第一作者、巴里恩托斯实验室的研究科学家迈克尔-巴特勒（MichaelButler）说："以前的研究表明，DHA对大脑有保护作用，而棕榈酸对脑细胞有害，但这是我们第一次研究DHA如何在这些小胶质细胞中直接抵御棕榈酸的影响。"然而，当涉及线粒体时，DHA并不能阻止暴露于棕榈酸后的功能丧失。在这种情况下，DHA的保护作用可能仅限于对与促炎反应有关的基因表达的影响，而不是饱和脂肪也会诱发的代谢缺陷。在另一组实验中，研究人员通过观察另一种叫做突触修剪的小胶质细胞功能，研究了高饱和脂肪饮食如何影响老年小鼠大脑中的信号传递。小胶质细胞监控神经元之间的信号传递，并啃掉多余的突触棘（轴突和树突之间的连接点），以保持理想的通信水平。小胶质细胞暴露在含有突触前和突触后材料的小鼠脑组织中，这些材料来自喂食高脂肪饮食或普通饲料三天的动物。小胶质细胞吃掉高脂饮食老年小鼠突触的速度比吃掉普通饮食小鼠突触的速度更快--这表明高脂饮食对这些突触产生了某种作用，使小胶质细胞有理由以更高的速度吃掉它们。巴特勒说："当我们谈论需要进行的修剪或细化时，这就像'金发姑娘'（Goldilocks）：它需要达到最佳状态--不能太多，也不能太少，如果这些小胶质细胞过早地吃掉太多东西，就会超过这些棘刺重新生长和建立新连接的能力，因此记忆就无法巩固或稳定。"从这里开始，研究人员计划扩展与突触修剪和线粒体功能有关的发现，并观察棕榈酸和DHA在幼年和老年动物的初级脑细胞中的作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387349.htm

研究发现垃圾食品会严重损害成长中的大脑 影响长期记忆

研究发现垃圾食品会严重损害成长中的大脑影响长期记忆作为垃圾食品的代名词，西方饮食对身心健康的影响当之无愧地受到了恶评。从广义上讲，西式饮食是一种富含加工食品、饱和脂肪和单糖的饮食，与热量摄入过多、肥胖和代谢功能障碍有关。但是，西式饮食对成长中的大脑功能有什么影响呢？青少年的大脑是一项"正在进行的工作"。在10到24岁之间，大脑会发生重大变化，而这些变化在很大程度上受到遗传、荷尔蒙、睡眠和饮食等因素的影响。以往的研究表明，饮食，尤其是西方饮食与认知功能障碍有关。南加州大学（USC）研究人员的一项新研究探讨了高脂肪、高糖饮食如何损害青少年大脑，影响记忆力。他们对幼鼠和青少年鼠进行了研究。南加州大学生物科学教授、该研究的通讯作者斯科特-卡诺斯基（ScottKanoski）说："我们不仅在这篇论文中看到，而且在我们最近的其他一些工作中也看到，如果这些老鼠在这种垃圾食品饮食中长大，那么它们的这些记忆障碍就不会消失。如果只是让它们吃健康的食物，不幸的是，这些影响会一直持续到成年。"研究人员给大鼠喂食垃圾食品"自助餐厅式"饮食，以模仿西方饮食习惯，或者喂食标准食物。食用相当于西方饮食的食物的大鼠可以自由食用高脂肪、高糖的食物、薯片、巧克力花生酱杯和高果糖玉米糖浆饮料。大鼠从出生后第26天到出生后第56天（即幼年和青春发育期）都食用各自的食物。此时，食用西方饮食的大鼠将改用健康饮食干预。实验的目的是测试依赖于大脑海马体的外显记忆。这是对特定时间和地点发生的日常事件的长期记忆（例如，对七岁生日派对的记忆）。记忆测试包括让大鼠探索不同地点的新物体。几天后，老鼠再次进入几乎相同的场景，只是增加了一个新物体。结果发现，西式饮食会导致外显记忆受损，而且在开始健康饮食后仍会持续。与对照组饮食的大鼠相比，西式饮食的大鼠表现出对场景的熟悉程度，而对照组饮食的大鼠则表现出记不清以前见过哪个物体以及在哪里见过。西式饮食并没有明显改变用于评估大脑海马区以外区域的记忆测试结果。研究人员最感兴趣的是了解西式饮食如何影响神经递质乙酰胆碱的水平，乙酰胆碱对记忆和学习至关重要。海马体的正常记忆功能依赖于乙酰胆碱，而阿尔茨海默氏症患者大脑中的乙酰胆碱水平往往特别低。在完成记忆测试和死后研究时，对两组老鼠的乙酰胆碱水平进行了测量。"乙酰胆碱信号是一种帮助它们（大鼠）编码和记忆这些事件的机制，类似于人类的'外显记忆'，它能让我们记住过去的事件，"领衔作者安娜-海斯说。"这种信号似乎没有发生在吃高脂肪、高糖饮食长大的动物身上"。在西方饮食干预的早期就观察到了肠道微生物组的变化，但在引入健康饮食后得到了纠正。微生物组健康得到恢复，但记忆损伤却持续存在，这表明是乙酰胆碱而不是微生物组导致了这些损伤。有趣而且重要的是，西方饮食引起的持续记忆损伤是在对体重和新陈代谢没有影响的情况下发生的。这表明生命早期的饮食会对大脑功能产生长期影响，而与肥胖无关。虽然将垃圾食品改为健康饮食并不能减轻与不良饮食有关的记忆缺陷，但研究人员可以使用模拟乙酰胆碱的药物来逆转这种缺陷。在进行记忆测试前，将药物直接注射到海马体中，可以改善西方饮食引起的记忆表现。研究结果的意义显而易见。年轻人，尤其是大脑正处于关键发育阶段的青少年如果食用西式饮食，就有可能对大脑功能造成长期损害。卡诺斯基说："我不知道该怎么说才不会听起来像卡珊德拉和厄运降临，但不幸的是，有些事情在成年后可能更容易逆转，但如果发生在儿童时期，就不那么容易逆转了。"*在希腊神话中，卡珊德拉是特洛伊国王和王后的女儿。阿波罗神迷恋她的美貌，赐予她预言的能力。当她拒绝阿波罗时，阿波罗诅咒了她，这样就没有人会相信她的预言（往往是可怕的预言），包括警告特洛伊人不要接受希腊对手赠送的臭名昭著的木马。还需要进行更多的研究，探讨如何扭转西方饮食导致的青春期记忆问题。这项研究发表在《大脑、行为和免疫》（Brain,Behavior,andImmunity）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427610.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427610.htm

水果真的促进了灵长类动物的大脑发育吗？新研究挑战旧观念

水果真的促进了灵长类动物的大脑发育吗？新研究挑战旧观念灵长类动物为什么拥有大脑袋？为了探究这个问题，研究人员在巴拿马热带雨林进行了实验，比较大脑较大的灵长类动物和大脑较小的哺乳动物的觅食智力。灵长类动物（如人类）拥有比其他大多数哺乳动物更大的大脑。多年来，研究人员一直在探索一种可能性，即饮食，尤其是水果的摄入量，可以解释为什么灵长类动物的大脑如此之大。最近，来自马克斯-普朗克动物行为研究所和史密森尼热带研究所的一个研究小组首次对这一假设进行了验证，结果发现水果饮食理论可能失效了。研究人员利用无人机成像、全球定位系统跟踪和精细的行为分析，测试了四种食果哺乳动物如何在巴拿马雨林中解决同样的自然觅食难题。他们发现，脑容量较大的灵长类动物并没有比脑容量较小的哺乳动物更有效地解决寻找水果的难题。今天发表在《英国皇家学会会刊B》上的这项研究颠覆了传统观点，即在寻找食物时需要一个大脑袋才能做出明智的决定。长鼻浣熊是浣熊的近亲，主要在地面上生活和觅食。图片来源：ChristianZiegler/马克斯-普朗克动物行为研究所根据灵长类动物如何进化出更大的大脑的主要理论，水果和智力携手为大脑的生长提供动力。大脑较大的动物可以利用它们的智慧更有效地找到水果，这反过来又为更大的大脑提供了更多的能量。水果毕竟是一种宝贵但可变的资源。它对动物的认知能力提出了要求，动物必须找到结果的果树，并记住它们成熟的时间。研究表明，大脑的大小与食物中水果的数量之间存在相关性，从而为大脑进化的饮食理论提供了支持。但来自MPI-AB和STRI的研究人员认为，质疑这一理论的时机已经成熟。"水果饮食假说从未得到过实验支持，"第一作者、STRI副研究员本-赫希（BenHirsch）说。障碍在于方法。要验证水果饮食假说，科学家必须测量动物寻找水果的效率。赫希说："灵长类动物和许多其他哺乳动物每天都要长途跋涉寻找食物，因此几乎不可能在实验室中复制它们在现实世界中面临的导航挑战。研究小组利用巴拿马巴罗科罗拉多岛热带雨林中的一种自然现象，规避了这一问题。每年有三个月的时间，吃水果的哺乳动物不得不以一种树种--Dipteryxoleifera为食。"动物们几乎只吃Dipteryx果实，它们同时在解决同一个觅食难题，"资深作者、MPI-AB主任、康斯坦茨大学洪堡教授MegCrofoot说。"这为我们比较它们的觅食效率提供了强有力的工具。"研究期间通过无人机飞行探测到的巴罗科罗拉多岛上的Dipteryx树分布图。资料来源：Hirsch等人，ProcB2024研究小组在夏季通过无人机飞越树冠绘制了巴罗科罗拉多岛上所有Dipteryx树的位置图，当时这些高大的树木开满了显眼的紫色花朵。果树地图揭示了动物所面临的水果难题的全部范围，但科学家们仍然需要测试不同脑容量的哺乳动物访问这些果树的效率。他们跟踪了两只大脑袋灵长类动物（蜘蛛猴和白面卷尾猴）和两只小脑袋浣熊近亲（长鼻浣熊和金毛浣熊）的几个个体。GPS传感器显示了动物前往Dipteryx树的路径，而加速度计则证实了动物在树上活动的情况，并有可能在树上觅食。然后，科学家们用每天在Dipteryx树上活动的时间除以行走的距离来计算路线效率。根据水果饮食假说，大脑壳卷尾猴和蜘蛛猴的路线效率应该高于疣猴和金冠猴。克罗福特说："我们没有发现任何证据表明，大脑较大的动物会做出更聪明的觅食决定。如果大脑袋确实能让动物变得更聪明，那么这种聪明并没有被用来更有效地找到热带雨林中的果树。"那么，为什么某些物种的大脑体积会增大呢？作者说，通过反驳果实饮食假说，他们的研究可以将焦点转移到觅食效率之外的想法上。赫希说："较大的大脑可能会促进更好的历时记忆，使这些物种能够更好地把握上树的时间，最大限度地获得成熟的果实。作者还认为，较大的大脑可能与工具使用、文化或社会群体生活的复杂性有关。""我们的研究无法确定大脑进化的确切驱动因素，"克罗福特说，"但我们已经能够利用微创技术，对有关野生动物进化、认知和行为的重大假设进行经验性测试。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433523.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433523.htm