动物界"记忆大师"是这样炼成的
黑冠山雀每次存放食物时大脑都会产生"条形码记忆"。图片来源:《细胞》
每年秋天,一种名叫黑冠山雀的小鸟都会储存数以千计的种子、昆虫和其他零食,以度过严冬。但这些娇小的动物如何记住如此多食物的埋藏地呢?发表在《细胞》杂志上的一项新研究显示,每次存放食物时,它们的大脑都会产生"条形码记忆"。这一发现可为人类和其它哺乳动物如何创建和存储记忆提供新见解。
这项研究的共同作者、美国哥伦比亚大学神经科学家塞尔曼·切蒂指出,当形成对特定事件的记忆时,大脑可能会生成一个"随机标签",用于存储与该事件相关的信息,类似于商店记录与检索每个产品相关信息的方式。
研究人员建造了一个室内竞技场,其中有128个可隐藏食物的地方。然后,他们将探针插入5只山雀的大脑中以记录小鸟们的电活动。研究人员将鸟儿放入竞技场,并使用机动喂食器投喂葵花籽,还用6个摄像头拍摄了视频片段,并建立了一个人工智能程序来跟踪鸟类的运动和身体定位。
正如所料,鸟儿将种子藏在了整个竞技场中。每当山雀将食物藏在储藏点时,它的海马体(大脑中负责学习和记忆的部分)就会短暂地亮起一种独特图案,类似于商品上的条形码。当这只鸟回到那个地点取回种子时,研究人员在它的大脑中观察到了相同的模式。
通过关注这些特殊时刻,研究人员识别出了以前从没注意到的与记忆相关的活动模式。令人惊讶的是,这种"条形码机制"独立于海马神经元(称为位置细胞)的活动而发生。但过去的研究显示,蝙蝠、老鼠、猴子和其它动物都使用位置细胞来帮助创建空间认知图,用于情景记忆或记住生活经历。
研究发现,在"站点"存储和提取食物的过程中,鸟儿的大脑除了位置细胞还有其他活动模式。它们的神经元能以特定的"种子代码"模式发射,具体取决于"站点"是否真的存了种子。
探索"条形码记忆"、位置细胞和种子代码这3个系统之间的关系,将会为记忆形成的神秘基础提供更有价值的线索。(记者张梦然)
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