空间记忆的构建原理.docx

空间记忆的构建原理编撰：和优小生时间：20301111在农村里生活，经常会学到一些俗语，比如说“狗记千，猫记万，老母鸡还记得二里半”，说的就是动物的记忆本领。千里万里对狗或猫来说或许有些夸张，但鸽子还真的具有这样的本领，那些信鸽“飞鸽传书”不仅仅是过去的传说，在今天也是比赛的一项主要内容。像“老马识途”之类的成语，本身就是从马有较强的空间位置记忆特点，能够从很远的地方回到自己家中而总结出来的。人类很早就已经意识到，很多动物都具有出类拔萃的导向能力，纵使万水千山，无论阴晴雨雪，这些神奇的动物总能知道路在何方。人类当中也不乏这样的认路高手，它们的脑海中似乎嵌入了GPS，怎样都不会迷失方向。这其中的机理是怎样的呢？在20世纪50年代，科学家在对脑外伤患者的治疗和研究中，发现了大脑中有一块形状很像海马的部分，与人的学习和记忆有密切的关联，科学家将其称之为“海马体”。科学家通过实验，对海马体的功能进行了研究。我们知道，像老鼠这样平日里在洞穴里穿行的动物，天生拥有强大的导向能力，科学家们将老鼠的脑中的海马体后，这些老鼠一下子就迷途的老鼠，再也找不到自己的家了。1971年，伦敦大学学院的约翰奥基夫，在前人工作的基础上，又设计了这样一个实验：先在大鼠的海马中植入了一个记录电极，然后将大鼠放置在一个空旷的房间中让其自由活动，发现了构成记忆体系的第一组成部分。经过长时间的努力，他和他的合作伙伴在纷乱错杂的神经信号中分离出了一组独特的信号，而这组独特的信号则来自一类以发放电信号方式实现功能的独特的神经元。奥基夫将这类神经元命名为位置细胞。位置细胞的独特之处在于，他们的活跃程度只和大鼠所处的位置有关系：当大鼠待在某个特定区域时，某几个特定的位置细胞就会变得特别活跃；而当大鼠跑到另一个区域时，就会有另外一批位置细胞活跃起来。虽然位置细胞的总数量并不算很多，但是他们通过不同的组合方式可以包含海量的信息。每种特定的位置细胞的组合对应一个特定的区域，当大鼠进入这个区域时，该组合的位置细胞就会活跃。奥基夫对位置细胞进行了超过30年的研究，他们发现位置细胞能够和海马中其他的细胞合作，将那些来自大鼠感觉器官当时所处环境的特征信息，与过往记录到的不同位置的特征信息加以比对，大脑将特定的特征信息与特定的空间位置联系起来，形成了空间位置记忆。位置细胞在空间位置记忆中发挥着核心作用，如果用某些实验方法杀死大鼠脑中的位置细胞而保留别的细胞，那么这只大鼠的空间位置记忆就会受损但不会影响到其他的记忆。和别的记忆一样，这种空间位置记忆既可以随着时间推移而遗忘，也可以通过反复训练来加强，乃至终身保留、但是这种记忆的特殊之处在于它拥有一定的可塑性：当环境发生一定程度的变化时，这些记忆也可以根据环境改变作出一定的修正，这解释了我们为什么能在周遭环境不断变化时，依然可以准确地记住那些地点。奥基夫当初发现位置细胞时，很多人并不认可，批评和质疑的声音很多，以至于他的论文都不能在顶级的期刊上发表。正是由于奥基夫坚持不懈的完善实验，不断提出更加有说服力的实验结果，科学界才逐渐接受了这一事实。2005年，奥基夫之前的博士后研究员穆瑟夫妇另辟蹊径，把主要研究对象从海马体转移到与海马体联系最紧密的内嗅皮层，发现了内嗅皮层中还有另外一种细胞在老鼠经过许多位置时也有激烈的反应，如果把这些位置在地图上标示出来，就可以看到像是格子一样的反应图，这些细胞被称之为网格细胞，在空间认知的过程中起到了坐标轴作用，从而使大脑可以回答从哪里出发的问题，并知道要到哪儿去。我们能够辨别空间信息，具有老马识途的本领，原来是由海马体及与其联系最紧密的内嗅皮层赋予的。正是因为有了“位置细胞”和“网格细胞”所构建出来的认知空间地图，动物包括人类才知道自己身在何处，空间表征与导航的谜题，也才终于真相大白。也正是因为这样的原因，约翰奥基夫和穆瑟夫妇，共同分享了2014年的诺贝尔生物医学奖。感谢阅读本文，优悦小生将为您奉上更多、更精彩的优质内容！3