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Cell:大脑如何帮你学习新技能?

来源:本站原创 2018-02-12 10:08

2018年2月12日 讯 /生物谷BIOON/ --即使你很多年没有骑过自行车,当你骑车时你可能也并不需要太多思考就知道如何操作了,如果你是一个熟练的钢琴演奏家,你很有可能会坐下来演奏一首你之前排练过的歌曲,而且当你开车去上班时,你似乎并不太会积极考虑你驾车的动作。执行这些活动所需要的技能就好像程序性记忆一样会被存储在大脑中,近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)的科学家通过研究阐明了特殊类型的神经元如何改善这类学习的效率。

图片来源:medicalxpress.com

最开始,研究人员想通过研究阐明大脑中快闪中间神经元(fast-spiking interneurons)如何诱发机体运动障碍,比如图雷特综合征、张力失调和运动障碍等,事实证明,实际上并非如此,但本文中研究人员取得了更大的研究突破。

意想不到的发现之路

研究人员尝试去理解基底神经节的基本机制,基底神经节是一类位于大脑中控制机体运动的互联神经元细胞,其同事还与决策制定和行为选择存在一定关联,快闪中间神经元不仅在大脑区域中占到了大约1%的比例,而且在大脑电路组织上也扮演着关键角色,有研究人员就假设,这些中间神经元或许也参与了机体的运动控制,而且这些神经元的缺失和机体运动障碍直接相关。

研究者Kreitzer表示,经过两年的研究我们发现了相反的结果,我们最终证实上述假设是错误的,我们发现,中间神经元或许并没有参与其中,但缺失中间神经元的确会诱发我们所认为的一些症状;随后我们通过研究发现,中间神经元在大脑学习和记忆方面扮演着关键角色,而且相比运动障碍而言,其似乎和机体精神病的发生更加密切。

研究者表示,中间神经元在大脑可塑性上扮演着至关重要的角色,基于此,大脑就能储存信息并且进行程序性记忆;快闪中间神经元就好像大脑可塑性的守门人一样,当可塑性发生时其非常有限,也就意味着,这些神经元能够抑制神经元之间连接强度的变化,这对于大脑学习和记忆非常重要,能够促进基底神经节记住如何执行相关的任务,最后研究人员解释了中间神经元如何帮助改善大脑程序性学习效率的机制。

具有广泛意义的新法则

基于当前的研究发现,研究人员重新校正了之前的假设,他们阐明了快闪中间神经元发挥作用的分子机制,以及神经元对于大脑其余区域学习能力的重要性。研究者Kreitzer说道,如今我们鉴别出了中间神经元控制大脑可塑性的新型机制,这也为我们理解这些神经元在大脑其它区域中所扮演的关键角色提供新的思路和希望,本文研究结果或能作为一般的准则来确定快闪中间神经元如何影响所有的神经回路,而且表现自身行为或疾病的方式在大脑不同区域中或许是不一样的。

在大脑其它区域中,相同的神经元被认为对于处理感觉输入非常重要,比如视觉和触觉等,这些神经元的异常往往与双相型障碍和精神分裂症直接相关,而快闪中间神经元或许是一种关键因素,能够帮助控制相关大脑系统的学习过程。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Scott F. Owen, Joshua D. Berke, Anatol C. Kreitzer. Fast-Spiking Interneurons Supply Feedforward Control of Bursting, Calcium, and Plasticity for Efficient Learning. Cell 8 February 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.01.005

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