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佐治亚理工学院的研究人员揭示了抑制神经元在空间记忆和学习中的动态作用。
Nuri Jeong记得在回韩国探望患有阿尔茨海默病的祖母时感到的惊讶。
“我已经六年没见过她了，但她认出了我，”Jeong说。
“我没想到这一点。虽然我奶奶很难记住她经常见到的其他家庭成员，但她却记得我，”Jeong补充道。“这让我不禁好奇，大脑是如何区分熟悉的体验和陌生的体验的。”
那次经历启发了Jeong对空间学习和记忆进行深入探索，其成果是Nature杂志上发表的一项新研究。
在他们的文章中，Jeong、Annabelle Singer和佐治亚理工学院的一组研究人员解释了大脑如何快速学习和记住重要位置。
“大脑依靠空间学习来探索世界，无论是找到穿过新街区的捷径，还是记住你把车停在哪里”。
为学习扫清道路
大多数研究集中在空间学习中的兴奋性神经元上。这个研究团队则另辟蹊径，探索抑制的关键作用。
具体来说，研究小组研究了海马体中一种名为小清蛋白中间神经元（PV）的抑制性神经元的作用。海马体是大脑中负责学习、记忆和空间导航的一小部分。研究人员发现，当PV减少活动时，会为驱动大脑活动的兴奋性神经元扫清道路，从而加强它们之间的联系，强化学习。
“把PVs想象成一种断路器，防止我们的大脑回路失控，”Singer说。“这项研究表明，抑制并非静态的，而是在我们学习和记忆的过程中发挥着更具动态性的作用。它不仅仅是踩下刹车来控制我们的大脑。它关乎精确控制抑制释放的时间，让大脑快速编码重要信息。”
研究人员利用光遗传学（一种利用光控制神经元的技术）实时操控中间神经元。他们监测了小鼠大脑中数千个神经元。当动物穿越虚拟现实迷宫并学习奖励的位置时，PVs 的活动甚至在到达奖励之前就减少了。与此同时，当研究人员阻止这种抑制的减少时，动物就无法学习。
Singer说：“我们很惊讶地发现，当动物接近学习奖励区时，PVs 的放电会减少。这种减少实际上预示着奖励的到来。这挑战了神经活动越多就等于学习越多的传统观念。”
选择性抑制
Singer表示，这项研究对阿尔茨海默病的研究具有潜在的意义，因为阿尔茨海默病患者的抑制功能受损。她和她的团队希望了解其中的原因。
“当我们想到阿尔茨海默病时，我们常常会想到大脑过度活跃，但这不仅仅是容量问题，而是时间和位置的问题。如果抑制没有在正确的时间、正确的地点减弱，大脑可能难以形成新的记忆。”
该研究结果对于治疗阿尔茨海默病、学习障碍，甚至通过非侵入性脑刺激来增强记忆力都有潜在的应用价值。
“通过研究健康大脑的学习方式，我们正在揭示一些可能具有深远影响的基本原理，”Singer说道，她计划在未来探索PV在疾病模型中的作用机制。“如果我们能够识别出这些回路中出了什么问题，或许就能找到恢复正常功能并改善空间学习的方法。”
对Jeong来说，这一研究来自她个人经历。在2023年获得埃默里大学神经科学博士学位之前，她遭遇了一场车祸，导致她几个月无法工作。在康复期间，她有充足的时间思考自己的未来。现在，她运用自己在神经科学方面的专业知识，在自己的公司“Goals Unhindered”旗下担任企业培训师和私人教练。
“但我最热爱的是研究，这项研究提醒我，大脑中的抑制，就像生活中的挫折一样，不仅仅是停止活动，”她说。“它关乎学习和塑造新的记忆，以及我们如何在这个世界上生存。”
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