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上周的《科学》发表了一篇很不错的文章,当时觉得就很有意思,但没有时间仔细看。后来看到这个关于神经功能的研究被广泛炒作,仔细看看觉得虽然技术很先进,但这个研究思路其实很简单,本质上不过是在细胞层面上重复出条件反射的现象。
我们都熟悉条件反射是一种重要的高级神经功能。经典的条件反射概念是诺贝尔奖金获得者、俄国生理学家伊万·巴甫洛夫(1870-1932)是最早提出的。巴甫洛夫注意到狗在嚼吃食物时淌口水,或者说分泌大量的唾液,唾液分泌是一种本能的反射,巴甫洛夫还观察到,较老的狗一看到食物就淌口水,而不必尝到食物的刺激,也就是说,单是视觉就可以使狗产生分泌唾液的反应。
为了计量狗在实验期间分泌唾液的量,巴甫洛夫为每只实验狗做了个小手术,即改变一条唾腺导管路线,唾液通常是通过经过导管流入口腔,巴甫洛夫改变了这条导管的线路,使它通到体外(核心技术就是这个)。这样就可以接取和计量由导管滴出的唾液。手术口愈合后,他每次给狗吃肉时,狗即流口水,而且看到肉就流口水,这说明狗具有流涎反应。此后,巴甫洛夫每次给狗吃肉之前总是按蜂鸣器。于是,这声音就如同让狗看到肉一样,也会使他们流下口水,即使蜂鸣器响过后没有食物,亦如此。不过,巴甫洛夫发现,他不能无休止的连续欺骗这些狗。如果蜂鸣器响过后不给食物,狗对该声音的反应就会愈来愈弱,分泌的唾液一次比一次少。但是,假如不是连续数天的试验,他们还会对蜂鸣器的声音作出流涎的反应,然而已经不像先前得那么多了。
可以说经典的条件反射研究是属于黑箱模式,科学家可以完全不考虑神经中枢具体发生的细节过程,只研究刺激和反应之间的关系,现在有学者把这条件反射的研究推广到神经元层面。所以说这种研究从基本思路上看并不新奇,他们说的伪造记忆的说法和条件反射本质上是一样的,只是研究技术先进,设计比较巧妙,这种研究很不错,但级别并不高。另外也不知道老麻学者们有没有持续纪录这种欺骗性刺激可以保持的时间是多少。
学习和记忆是神经科学家关注的研究领域,但对学习记忆的本质并没有完全弄清楚,不过这不耽误他们进行一些巧妙的研究。最近麻省理工学院的神经学家们利用光学及遗传学操作的组合在小鼠的脑子中植入了虚假的记忆,这一研究发表在上周五的《科学》杂志上。那么这个研究有什么意义?
这项研究使用了目前神经科学领域的一项最新技术,是“光遗传学”技术,这个技术是最近神经科学领域的一个最新发现,简单说就是发现有一种视蛋白受到激光可以产开放形成动作电位。也就是说可以用光代替电作为点燃神经放电的手段。MIT学者利川小组希望利用这种技术了解海马和学习记忆的关系,这其实就是典型的新技术老思路模式,都知道海马是学习记忆的重要中枢,但是采用这个技术研究海马学习记忆的研究好像没有(神经科学所所长介绍backward方法),这个研究的比较有有创意的是他们让海马齿状回神经元创造出虚假记忆。首先让老鼠在一个笼子内训练一种探究行为,这样做的目的是在海马神经元上建立记忆标记。随后,把老鼠放人第二个笼子,接受了一系列温和电击,使得它们对该地方产生恐惧反应。在形成恐惧的同时,通过光纤将蓝光传递到老鼠大脑海马部位,这样可以把过去形成的探究行为神经元。这样处理的目的是希望在动物恐惧的同时人为让它“回忆”过去的一个记忆情节(第一个笼子学过的内容),目的是希望动物将这两类记忆进行关联,类似建立条件反射。令人激动的结果是,当动物返回第一个笼子里,只要出现老的提示,老鼠就会处于恐惧状态,尽管在这里并没有任何危险设置。
这种虚假记忆是通过刺激3%齿状回3万个细胞产生的,在这篇发表在7月26日的期刊《科学》上的文章中这样写道。“通过刺激这么少的细胞量,就能产生虚假记忆,这项发现真令人惊讶” 。利川说神经科学界并不知道这么少的细胞就能够产生记忆。
留高高手问题:从理论上,几乎所有神经元都可以和其他任何神经元建立直接和间接的联系,这是条件反射形成的假说基础。那么这一研究留下一个非常重要的问题,负责恐惧的记忆神经元和负责探索行为的记忆神经元之间的物理联系是如何建立的,也就是说这种细胞层面上的条件反射的物质基础是什么。诸位读者都应该可以看到这个问题的重要性,那么有条件就上,没有条件创造条件吧。条件反射就是这样形成。
Steve Ramirez, Xu Liu, Pei-Ann Lin,Junghyup Suh, Michele Pignatelli, Roger L. Redondo, Tomás J. Ryan, SusumuTonegawa. Creating a False Memory in the Hippocampus. Science 26July 2013; DOI: 10.1126/science.1239073
Creating a False Memory in the Hippocampus.pdf
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