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2023

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学习期间成簇的新突触


Nature上的一篇研究表明,当动物学会做一项新任务时,脑细胞间新联接大脑中成群地出现。由圣克鲁斯加利福尼亚大学的研究人员领导,这项研究揭示了新运动记忆形成期间大脑回路如何被再接通。

研究人员对学习新行为的小鼠进行了研究,如伸过一个缝隙来取一粒种子。他们观察了学习过程中运动皮质的变化,其中运动皮质是控制肌肉运动的大脑层。他们特别地跟踪了新"树状棘"的生长,它是一种神经细胞之间形成联结(突触)的结构。

他们第一次观察到与记忆编码相关的新突触空间分布。

在以前的研究中,研究人员证明了学习过程期间运动皮质内锥体细胞上新"树状棘"的快速生长。这些棘形成突触,在突触这里,锥体细胞从涉及运动记忆和肌肉运动的其他大脑区域接收输入。在这一新研究中,主要分析新形成突触的空间分布。

空间分布的最初结果表明,三分之一的新形成突触紧靠着另一个新突触。这些成簇的突触往往在学习期间的几天中形成,此时老鼠正反复地做新行为。与非成簇的相应部分比较,成簇突触更可能坚持续通过学习期并在训练后停止。

另外,一簇中的第二个棘形成后,第一个变得更大。棘首的大小与突触强度有关。突触成簇可能用于放大联结强度。

此研究的另一部分也支持了这个观点,即成簇的突触与学习任务的特异神经回路有关。对首先训训练发了一个任务的小鼠在一个不同的任务中开展研究。不是抓种子,小鼠不得不学习如何摸一块生面团。两个任务都诱导成簇棘形成,但是不同任务学习期间形成的棘不一起成簇。

这项研究由戴纳漪基金会(Dana Foundation)和国立精神卫生研究所拨款资助。

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