一項由哥倫比亞大學祖克曼研究所的科學家在《神經元》雜志上發表的，對老鼠的新研究中，科學家們闡明了大腦是如何形成持久記憶的？

一、海馬體

大家或許都知道對記憶至關重要的是大腦中的海馬體，海馬體是大腦深處一個很小的海馬狀區域，是學習和記憶的重要中樞。它架起了跨越時間的橋梁，通俗點說就是連接了記憶中的每個聯系的點，使之形成持久聯系。這聽起來似乎很簡單，但實際上是一系列活動的復雜構成，而隨著時間的推移，也有助于大腦學習關聯。

通過揭示關聯學習背后的潛在回路，這些發現為更好地理解焦慮、創傷和壓力相關疾病(如恐慌和創傷后應激障礙)奠定了基礎。

哥倫比亞大學Mortimer B. Zuckerman大腦行為研究所的研究員Attila Losonczy博士說：“我們知道海馬體在學習的過程中是很重要的，這種學習包括將兩個相隔10到30秒的事件聯系起來，通過對老鼠的研究，我們繪制出了大腦進行的復雜計算的圖譜，以便將時間上分離的不同事件聯系起來。”

在老鼠身上進行的實驗表明，海馬體的破壞會使老鼠在學習將兩個相隔幾十秒的事件聯系起來時遇到困難。“海馬體中的細胞保持一定程度的持續活動，以關聯這些事件，關閉這些細胞會擾亂學習。”哥倫比亞大學瓦杰洛斯外科醫生學院臨床精神病學助理教授艾哈邁德博士說。

為了驗證這一傳統觀點，研究人員讓老鼠接受兩種不同的刺激:一種是中性的聲音，接著是一小股令人不快的空氣。15秒的延遲將兩個事件分開。科學家們在幾次試驗中重復了這個實驗。隨著時間的推移，老鼠學會了將音調與即將到來的一陣風聯系起來。利用*的雙光子顯微鏡和功能性鈣成像技術，他們記錄了在每次試驗過程中，動物海馬中數千個神經元(一種腦細胞)連續許多天的活動。

計算神經學家Stefano Fusi博士說，“我們希望看到在15秒的間隙中持續的重復的、連續的神經活動，這表明海馬體在起作用，將聽覺和空氣吹氣聯系起來。”“但當我們開始分析數據時，我們沒有看到這樣的活動。”

相反，記錄在15秒間隔期間的神經活動是稀疏的。只有一小部分神經元被激活，而且似乎是隨機的。這種零星的活動與大腦在其他學習和記憶任務中顯示的連續活動明顯不同。

研究人員在隨機性中發現了一種模式:一種心理計算的方式，似乎是一種非常有效的神經元存儲信息的方式。神經元并沒有持續地相互交流，而是通過在細胞間的連接(稱為突觸)中編碼信息來節省能量，而不是通過細胞的電活動。

二、記憶功能障礙探索

“從新陳代謝角度來說，這不是存儲信息的效方式，大腦似乎有一種更有效的方式來建立這個橋梁，我們懷疑這可能涉及改變突觸的強度。”弗西博士說。

除了幫助繪制與聯想學習有關的回路，這些發現還為更深入地探索與聯想記憶功能障礙有關的障礙提供了一個起點，比如恐慌和創傷后應激障礙。

哥倫比亞大學祖克曼研究所Losonczy實驗室成員艾哈邁德博士說：“雖然我們的研究沒有明確地模擬這兩種疾病的臨床癥狀，但它可以提供大量信息，例如，它可以幫助我們模擬當病人經歷兩個事件之間的可怕關聯時，大腦可能發生的某些方面，而這兩個事件對其他人來說不會引起恐懼或恐慌。”