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2023

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大脑连接能够在运动学习中快速形成


根据最近《Nature》上的一篇报道,当动物开始新的学习任务时,在大脑细胞之间几乎可以马上形成新的连接。这项研究是由加利福尼亚大学的Santa Cruz主持完成的,他们在文章中详细阐述了运动学习过程中大脑发生重新连接的过程。

通过训练老鼠使其通过狭缝获得种子的学习试验,研究人员观察到了大脑中某一结构的快速增长,该结构能在运动皮层的神经细胞之间建立连接,而大脑运动层则控制着肌肉活动。

助理教授Yi Zuo介绍说,他们在试验中发现了一种非常快速且结实的突触形成,这种突触的形成几乎是在开始训练的一个小时内立即发生的。

该研究团队观察到了一种叫“树枝状小棘”的结构的形成,在运动条件下,该过程会在椎体神经元中发生。随后,树枝状小棘会和其他的神经细胞形成突触。通过这些突触,椎体神经元能接收到从其他大脑区域(与运动记忆和肌肉活动有关)获得的信息。研究人员还发现,在新的树枝状小棘形成之前,会发生选择性排除先前存在的小棘的过程,因此这就使得新形成棘的强度能够回到原始水平。

研究人员表示,这是一个重塑的过程,突触会在学习过程中变得结实,而其他的一些突触会丢失,运动学习使得大脑形成了永久的标记。同样,当老鼠学习新的运动技巧时,它也会学习如何做这个动作并且永远不会忘记。

这项研究还表明,这个新形成的树枝状小棘在刚开始时是不稳固的,只有在运动中经过长时间的选择性过程它才能变成稳固的突触。

对于神经学家来说理解长久记忆的基础是一个很重要的目标,这能够帮助患者重新获得由于中风或其他损伤而失去的能力。

Zuo介绍说,不同的行为训练会在不同的突触集中进行记忆存储,他们未来的研究方向是将这项发现应用于不同的学习类型。

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