監測活體大腦揭示可塑性

大腦的可塑性甚至比預想的還要強大

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成人大腦會隨著經驗而改變的觀點曾經是一個激進的想法,但現在人們普遍接受,某些區域——比如運動皮層,在學習新的身體技能時——可以生長出新的神經元或建立更強的連線。

現在科學家報告說,大腦的可變性甚至比預想的還要大。由於一項非常規的研究技術,神經科學家首次找到了確鑿的證據,表明新的經驗和資訊對大腦的兩個半球都有廣泛的影響,而不僅僅是在一個離散區域建立連線。

故事始於海馬體,這是大腦中與短期記憶相關的區域。過去,研究人員曾對離體的海馬體切片進行電刺激,並觀察刺激如何改變附近神經元的結構。但這項新的研究採用了不同的方法。由目前在西班牙阿利坎特神經科學研究所的生物控制論專家聖地亞哥·卡納爾斯領導的團隊,摒棄瞭解剖的海馬體,轉而採用更貼近真實情況的方法。在活體大鼠體內植入電極後,該小組使用功能性核磁共振成像(fMRI)、腦電圖(EEG)和微刺激——用小劑量電流觸發神經細胞——即時追蹤當海馬體中的神經元受到刺激時,大鼠大腦中的神經元結構發生了什麼變化。與研究切片不同,這種方法使科學家能夠看到海馬體發生的事情與整個大腦發生的事情之間的聯絡——就像將臥室的 2D 圖紙與整棟房屋的 3D 渲染進行比較一樣。


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卡納爾斯說:“我們瞭解到,我們所說的神經元可塑性並非個體突觸甚至它們接觸的神經元所獨有,而是發生在突觸和神經元嵌入的功能網路中。這些網路在腦切片中是不存在的,因此以前無法研究。”

卡納爾斯說,透過展示海馬體的活動如何引起大腦結構的廣泛變化,這些發現可以解釋為什麼新記憶最初依賴於海馬體,但最終可以在不觸發大腦該部分的情況下被回憶起來。

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