首页 >科技

名人自拍帮助我们发现大脑如何形成记忆

2019-03-03 17:21:13 | 来源: 科技

导语:一直以来,我们都在探索记忆是如何形成的,本文作者为我们带来他们团队的研究成果,告诉我们自拍照是如何帮助解决这一难题的。

关键词:记忆;神经元;电极

应被记住的男人。Josh Brolin为科学进步做出了贡献。图片来源:Siebbi/wikimedia, CC BY-SA

在科幻电影《盗梦空间》里,莱昂纳多·迪卡普里奥和他的队友们需要在他人大脑里植入特定的记忆,从而达到完美犯罪的目的。不过在现实科学世界中,植入记忆其实很简单——难点则在于植入记忆后追踪这些脑细胞。我们的研究已经向人们展示了一些有关记忆是如何在大脑中编码的基础机制,只需通过自拍照就可植入记忆。

理解意识的难点

数百年来,哲学家笛卡尔用他的理论启发了其他思想家,那就是身体和意识是两个独立的实体。然而,如今大多数神经科学家对意识与大脑之间的关系持有一个“唯物主义”的观点:“意识”是神经元的活动,就好像电流是电子的运动或者说温度是分子运动的动能。

所以,如果意识不过是神经元的激活,那我们就应该能够通过改变它们的活动来影响行为。又或者,我们可以改变行为——比如植入一段记忆或者一个想法——并追踪记录下它与神经元激活的变化是如何匹配的。

那么,我们如何植入记忆?我们只需要给受试者提供一些全新的、令人难忘的信息,比如告诉他们某人在某地被发现。越是突出并有关联的回忆,就越会被不断想起与巩固,持续的时间也就越长。不过,植入记忆是一回事,跟踪激活的神经元编码记忆信息是另一回事。事实上,这牵涉到在大脑中植入电极,而这从原则上是侵犯人权的。

不过,在一些十分特殊的情况下,这一举动是可行的。比如不能用药物控制的癫痫病患者。

名人自拍帮助我们发现大脑如何形成记忆

这些病人的大脑内植入了可以记录癫痫发作部位的电极,终这些部位会被手术取出。这一疗法相当成功——在很多情况下停止了或者大幅减少了癫痫发作的次数——并且也给了神经科学家的机会去研究清醒的人类大脑中神经元的激活过程。

詹妮弗·安妮斯顿神经元

利用这些记录,我们已经发现在人类大脑中,有一些神经元代表特定的概念,比如一个人、一只动物或一个地方。该领域的研究人员有时把这些神经元叫做詹妮弗·安妮斯顿神经元,因为初我们发现这类神经元与七张不同的詹妮弗·安妮斯顿的图片相联系,而对其他演员、人物或地方的图片则没有反应。接着我们又发现另一个神经元只对哈莉·贝瑞的图片有反应,甚至仅仅是电脑屏上出现她的名字都会有反应,另外我们还发现了一个神经元会对奥普拉·温弗瑞的照片和屏幕上的名字有反应,等等等等。

可以激活大脑细胞的女人。图片来源:Andres Useche/wikimedia, CC BY

在过去的几年里,各方面的研究表明神经元用一个非常抽象、概念性的方式编码信息。这些细胞位于海马体以及其周围的皮质里,该区域与记忆有关——海马体病变的患者会失去形成新记忆的能力(比如电影《记忆碎片》的主角莱昂纳多)。

我们的神经元能够在大脑记忆相关区域编码概念这件事是十分有意义的,因为我们倾向于记住一些特定的事情以及它们之间的关联。举个例子,如果你还记得和一个朋友在酒吧里见面,那么你很可能会忘记许多无关紧要的细节比如你朋友那天穿的衣服以及他/她出现的准确时间。这是因为太多的细节会分散我们的注意力,让我们无法处理重要的信息来形成概念。

不过,你却很可能会记得和你的朋友X见面讨论朋友Y的事。出于以上原因,我们把这些神经元叫做“记忆的构造模块”。有了它们,我们就可以将不同的概念用具体的方式相联系,形成并回忆记忆。不过这一切是如何发生的呢?

自拍解决问题

实验的初,我们假设一但受试者将两件事联系起来,一些原先对某一特定概念有反应的神经元也开始会对其相关概念有反应。

只要看过这张图片,谁会忘记呢?图片来源:Matias Ison, University of Leicester

为了检验这一点,我们首先创造了许多合成图像,仿造某个人在某地的“自拍”。人物与地点的组合是精心设计的,这样被研究的神经元要么对人物有反应要么对地点有反应,但不会对两者同时有反应。

令人吃惊的结果是,一看到这些图片,在受试者意识到两者之间的联系的同时,神经元也开始对这些相联系的概念都有反应。比如说,一个原先对演员Josh Brolin有反应但对埃菲尔铁塔没反应的神经元,在受试者发现Josh Brolin也在图片里的那一刻,也开始对埃菲尔铁塔有反应。

此类联系正是我们如何构建记忆的框架——在某地与某人会面,谈论某一特定话题,享受一杯红酒,诸如此类。我们的团队已经发现这些记忆,这些特定的联系,是如何在大脑的记忆相关区域由神经元编码形成的。在人类身上,我们还不能选择性的激活一组神经元来植入特定记忆,不过我们已经开始了解新记忆是如何编码的基础机制了。

作者:Rodrigo Quian Quiroga, 莱斯特大学系统神经科学中心主任和生物工程专业主席。

(翻译:杨玉洁;审校:朱佳莲)

原文链接:

猜你喜欢