我們本能地知道，我們的經(jīng)歷塑造了我們學習的方式。如果我們非常熟悉特定的任務，例如烹飪，那么學習新食譜比我們新手時更容易。加利福尼亞大學戴維斯分校的最新研究表明，經(jīng)驗也改變了我們的神經(jīng)元變成塑料并形成新記憶的方式。

這項工作在線發(fā)表在Neuropsychopharmacology期刊上。

“我們的主要問題是，經(jīng)驗如何改變大腦的學習方式?” 加州大學戴維斯分校心理學和神經(jīng)科學中心副教授Brian Wiltgen說。“如果你一直縮放到神經(jīng)元的水平，那么經(jīng)驗會改變它變成塑料的方式嗎?”

Wiltgen的實驗室使用實驗室小鼠來理解稱為海馬體的大腦結構中學習和記憶的細胞和分子機制。與它們的野生表親不同，實驗室老鼠不受捕食者的影響，溫暖，喂養(yǎng)良好且得到很好的照顧，但它們與野生小鼠的生活經(jīng)歷并不相同。

幾十年的實驗室嚙齒動物的研究表明，在神經(jīng)細胞之間的連接處發(fā)現(xiàn)的一種叫做NMDA受體的蛋白質對形成新的記憶至關重要。如果你訓練老鼠完成一項簡單的任務，你可以通過給他們一種阻斷NMDA受體的藥物來阻止他們學習。

Wiltgen小組的研究生Ana Crestani和Jamie Krueger使用了一種簡單而強大的訓練程序，稱為“情境恐懼條件反射”。將小鼠置于新的環(huán)境中(以前從未有過)，幾分鐘后通過地板上的電氣網(wǎng)格接受輕微的足部電擊。感覺與將舌頭放在電池上的感覺差不多。震驚使老鼠大吃一驚，結果他們學會了害怕新環(huán)境。與在實驗室小鼠中進行的其他工作一致，他們發(fā)現(xiàn)如果NMDA受體被阻斷，則動物在第二天對該體驗沒有記憶。

為了了解有經(jīng)驗的動物是否以同樣的方式學習，研究人員訓練了以前經(jīng)歷過恐懼條件反射但在不同環(huán)境中的老鼠。當這些動物在新環(huán)境中接受訓練時，即使NMDA受體被阻斷，它們也會產(chǎn)生反應。

“這表明有經(jīng)驗的動物使用不同的可塑性機制形成記憶，而不是天真的對象，即使他們正在了解完全相同的事情，”Wiltgen說。換句話說，我們的神經(jīng)元形成新連接的方式取決于它們的先前歷史，即一種稱為化生性的現(xiàn)象。

重新激活網(wǎng)絡

動物通過創(chuàng)建和加強神經(jīng)元網(wǎng)絡之間的聯(lián)系來形成記憶。Wiltgen的假設是，如果重新激活現(xiàn)有網(wǎng)絡，它可能會以新的方式形成連接。

“在我們的實驗中，我們發(fā)現(xiàn)先前激活的神經(jīng)元比它們的鄰居更令人興奮。也就是說，它們在刺激時會激發(fā)更多的動作電位，”Wiltgen說。

他們假設這些神經(jīng)元的興奮狀態(tài)可以使它們具有不同的可塑性 - 就像網(wǎng)絡被放大并準備好學習新信息一樣。

為了證明這一點，他們使用了先前激活的神經(jīng)元發(fā)出綠色熒光蛋白或GFP的老鼠。共同作者，神經(jīng)學和神經(jīng)科學中心的助理教授John Gray和他的研究生Eden Barragan測量了這些細胞的興奮性，發(fā)現(xiàn)先前激活的網(wǎng)絡中的GFP細胞確實比其他神經(jīng)元更易激動。

重要的是，當他們訓練有經(jīng)驗的老鼠進行情境恐懼條件反射任務時，他們發(fā)現(xiàn)GFP細胞被優(yōu)先激活，這表明它們形成了新的記憶。有趣的是，他們這樣做的方式是獨一無二的。代替使用NMDA受體，這些神經(jīng)元似乎使用不同的分子，即代謝型谷氨酸受體。

“當動物學到全新的東西時，它會激活NMDA受體，從而加強突觸并形成新的記憶網(wǎng)絡。此外，激活的細胞變得更加興奮，這使得它們能夠使用不同的受體編碼額外的信息，”Wiltgen說。

這些研究結果提供了對新體驗與已建立的記憶相結合的方式的洞察力 - 動物，包括人類，每天都在做。然而正如威爾特根承認的那樣，他的實驗動物與野生親屬相比仍然非常幼稚。

“野生嚙齒動物會了解數(shù)百種環(huán)境以及它們是安全的還是危險的。我們的動物只學習了兩種。但是，我們的工作使我們更接近于了解經(jīng)驗豐富的動物如何了解世界，這可能與我們之前的情況完全不同想，“他說。