
一項新的研究表明,使用海sl作為模型,科學家可能有一天能夠設計學習方案,以改善人類長期記憶的形成。
研究人員使用了有關海sl的大腦生化途徑的信息Aplysia設計一個計算機模型,該模型確定了軟體動物的大腦要學習的時間。他們通過將動物提交一系列訓練課程,涉及電擊來測試模型,並發現該模型發現Aplysia當模型預測的峰值期間進行會話時,記憶形成顯著增加。
原則研究有一天可能會幫助科學家發現改善人類記憶研究人員說。
加利福尼亞大學洛杉磯分校的神經生物學家戴維·格蘭茲曼(David Glanzman)談到他沒有參與的研究時說:“這給人留下了深刻的印象。” “如果有人提前問我,'如果您對這兩種途徑建模,您將能夠改善學習嗎?”我會預測沒有。 ”
一個簡單的大腦
科學家一直在研究Aplysia自1960年代以來,這些動物揭示了許多秘密人類的學習和記憶。得克薩斯州大學神經生物學家約翰·布萊恩(John Bryne)解釋說,與人類大約1000億相比,Sea Slug的中樞神經系統相對簡單,只有10,000個神經元,而德克薩斯大學的神經生物學家約翰·布萊恩(John Bryne)解釋說。而且,Aplysia的神經元很大,易於訪問。
布萊恩告訴《生命科學》:“您可以製定其神經電路和行為,然後可以訓練動物並尋找與學習相關的變化。”
學習Aplysia採取科學家所說的靈敏度的形式。當研究人員戳動物或給它發出電擊時,海lug會拉出虹吸管,這是漏斗狀的附屬物。一個未經訓練的sl彈只會縮短幾秒鐘,但是隨著動物的環境很危險,它將在附屬物中持續更長的時間。 [10個聰明動物的故事這是給出的
週期性地戳sl刺會導致其神經元的明顯變化,從而使動物形成一種持續一周以上的記憶(對於只有一年的動物來說,這是相當長的時間)。
在1980年代,研究人員發現培訓Aplysia有五種脈衝每20分鐘一次給藥,有效地幫助動物產生長期的敏化記憶。從那以後,科學家了解到,兩種蛋白質的激活對於海sl的發展至關重要。
創建模型
布萊恩(Bryne)和他的同事們想知道他們是否可以提出更好的學習方案來刺激內存形成,通過進入計算機模擬,他們的信息在激活這兩種蛋白質的生化途徑上。
布萊恩說:“我們告訴計算機,'通過這五項培訓試驗進行模擬,但請嘗試在試驗之間的每一個不同的間隔置換量,以找到最大化反應的訓練。”
計算機確定以10、10、5和30分鐘給予的試驗(或電脈衝)將優化生化反應。
當研究人員用活海s彈測試了這項增強的方案時,他們發現動物在五天后仍然記得衝擊。 sl子以標準的20分鐘間隔進行施用時,不記得衝擊。
他們還測試了培養細胞中的方案。他們從Slugs的大腦中取出了控制反射的感覺神經元和運動神經元,並允許細胞在細胞培養中重新建立連接。他們用5-羥色胺(一種神經遞質,在反射過程中促進了兩種類型的神經元之間的連接。
研究人員發現,兩種方案給出的5-羥色胺脈沖在神經元之間的連接強度上產生了長期變化,但是增強的方案導致連接更強,持續更長的時間。
原理證明
“我認為這是一項非常令人興奮的研究,”哥倫比亞大學神經生物學家塞繆爾·薩赫(Samuel Schacher)說,他沒有參與新研究。 “但是,至少從神經生物學的角度來看,是否可以利用這一點,這是一個懸而未決的問題。”這Aplysia他說,大腦的研究已經進行了大量研究,但是科學家對人類和其他哺乳動物的大腦的特定神經系統的工作方式的了解程度不大。 [您對大腦不了解的10件事這是給出的
夏切說,這項研究“將是鼓勵大量研究並在道路上進行的事情”,也許它的原則可以在10年內應用於人類。
布萊恩(Bryne)強調,這項研究是一個原則的證明,如果科學家對大腦中的生化反應有足夠的信息,可以提出更好的學習方案。
他說:“我們目前使用藥物來改善記憶力,但藥物具有不良的副作用。” “這表明可能有一個增強記憶的替代方法這有可能被帶到課堂上。 ”
該研究於12月25日在線發表在《自然神經科學》雜誌上。