建立新記憶時，老鼠的大腦如何重組舊有的記憶？

牛津大學和帝國理工學院的研究人員已經繪製出了，在老鼠記憶中現有記憶的結構重新組織起來的過程圖示。

海馬神經元的聯合啟用結構。每個節點代表一個神經元。圖片來源：Giuseppe P.Gava等人

他們發現，大腦的結構是非常錯綜複雜的，大腦能夠在整合新資訊的同時使新舊記憶發生相互作用，因此並不需要忘記舊經驗來給新記憶騰出儲存空間。

牛津大學和倫敦帝國理工學院的研究團隊在發表於《自然-神經科學》上的一項研究中，使用圖論（graph theory，模擬物體之間關係的數學結構）設計了一項實驗，用來探究大鼠整合記憶的過程。研究者們設定了一項任務，在該任務中訓練大鼠，使其學習到新環境中的某一特定隔間中含有糖。在大鼠形成特定地點和獎勵之間的這種新的聯絡前後，實驗者們還會安排大鼠在一個熟悉的環境中探索。

這樣的實驗設計能夠使科學家們觀察到新記憶的建立是如何影響海馬神經元（海馬是大腦中對學習和記憶來講起到主要作用的區域）之間的協同活動模式的。研究者們發現，大鼠建立新記憶後，其描述協調神經元放電（協同活動，海馬區域在回想起舊記憶時發生的活動）模式的網路結構發生了變化。

研究團隊還發現，在大鼠學習的過程中，其神經元之間的協同活動模式在“神經元活動空間”中是沿著特定方向展開的。這表明“新穎性”、空間位置和獎賞經驗是影響新記憶整合程序的關鍵因素。他們還發現，高活性細胞的活動構成了每個記憶的核心，而低活性的細胞則在整個行為事件中形成了“以需求為導向”的共同活動模式，從而對個體的經驗進行了分離。

這一發現強調了海馬神經元之間的一項重要分工。牛津大學的首席研究員David Dupret教授說：“這項研究為我們瞭解海馬體中持續儲存和回憶多種記憶的網路機制提供了新的線索。神經科學家現在正在採用新的方法（如：活體成像法），在數天乃至數週的學習過程中監測大規模的神經元群，以期獲得對這一網路機制的更深入的瞭解。”

本研究為我們提供了一種觀察海馬體中儲存和回憶多種記憶的網路機制的新途徑。研究的聯合作者之一，來自帝國理工學院生物工程系的Simon Schultz教授說：“這項研究為我們呈現了以跨學科的方法來理解大腦工作機制的研究價值——從工程學和數學的角度來觀察記憶過程，我們能夠梳理出基於傳統記憶研究方法不可能獲得的見解。”

當前，神經科學家正在設計和探索新的持續監控大規模的神經網路結構的方法，與此同時，研究者們也比較關注老化對新記憶儲存方式所產生的影響這一課題。

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編譯：UTCS