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实验揭示当大脑学会对新条件做出反应时,回路是如何“重置”的

实验揭示当大脑学会对新条件做出反应时,回路是如何“重置”的

发布:2021年6月21日
实验揭示当大脑学会对新条件做出反应时,回路是如何“重置”的

故事亮点

研究人员在啮齿动物身上进行了实验,表明暴露在新环境中如何准备或“启动”特定的大脑回路,以促进认知灵活性。认知僵硬可能是成瘾、自闭症谱系障碍、创伤后应激障碍、强迫症和精神分裂症的一个促成因素。

有些人比其他人更善于适应新环境,但是当环境变化时迅速采取新行动的能力是一种基于大脑的基本能力,这种能力根植于我们物种的进化。当它受到损害时,无论是我们,还是无数其他必须快速适应才能成功的物种,都无法兴旺发达。

在一个开放的过程中,我们正在学习如何从我们从子宫中出现的那一刻起了如何表现和回应我们周围的世界。难以从既定的模式从新的经验或改变行为的困难是一种影响患有一系列精神疾病的认知刚性。虽然它以不同的方式表现出,但是认知刚性可以是这种疾病中的特征强迫症自闭症谱系障碍PTSD., 和精神分裂症

研究人员试图了解对新奇反应的生物学基础,希望能找到目标,并开发治疗策略,以促进那些无法对变化的环境做出有效反应的个体的适应性学习。

一个团队,由此引领Alan J. Park,Ph.D.,在哥伦比亚大学的2020年BBRF年轻调查员,最近公布了啮齿动物实验结果,表明如何在促进认知灵活性的方式准备或“素质”的特定脑电路。

该团队包括其他5名BBRF的资助人,其中包括BBRF科学委员会成员和2003年和2001年的年轻研究者Joshua A. Gordon,M.D.,Ph.D.是一位高级团队成员,他是NIH国家心理健康研究所主任。

研究人员在发表在该杂志上的论文中指出:“认知挑战通常需要更新旧的习惯。自然.他们测试了啮齿动物的能力来修改他们通过行为调理 - 这项任务来修改他们学到的现有战略 - 涉及决定在迷宫中左右或权利中获取食物奖励的任务。

无论何时我们遇到新的信息,这些信息都必须被巩固成稳定、持久的记忆,以便以后回忆。记忆巩固过程中的一个关键机制是基于近期活动模式加强神经联系。这种强化可能是持久的——它不会在指导一个决定时就消失。但它也不可能是永久性的,否则我们就不能更新记忆来容纳新信息。换句话说,我们记住新经历和从中学习的能力取决于信息编码的持久性灵活。

在一系列实验中,老鼠学习如何在特定的环境下获得奖励,然后以各种方式改变环境,Park博士和他的团队能够证明,接触新奇事物会重置连接大脑的两个部分——腹侧海马体(vHPC)和内侧前额叶皮层(mPFC)的神经回路。

正是这种回路的“重置”使老鼠克服了它们以前学会的策略,并修改了该策略。值得注意的是,数据还显示,这两种策略都被保存在记忆中——因此,从新情境中获得的知识可以在未来付诸实施,但前提是该情境被认为是合适的。如果情况恢复到原来的情况,“旧的”战略仍然是一种可能的选择。

实验表明,电路复位涉及电路中神经元之间的连通性的弱化。额外的实验揭示了介导这种弱化的机制:激活称为D1受体的神经递质多巴胺的细胞受体。当研究人员在适当的脑区域中人为地阻断受体时,动物无法适应新奇。

“我们的研究指出,新奇是触发回路重置的一种方式,从而促进老鼠的学习,”朴博士说。“下一步是在这些发现的基础上,探索新奇是否在人类的记忆和学习中扮演类似的角色。”

研究团队还包括:Joseph A. Gogos,M.D.,Ph.D.,2017年BBRF杰出的调查员,2006年和2003年的年轻调查员;Christoph Kellendonk,Ph.D.,2019年BBRF Maltz奖获奖者和2008年和2002年年轻的调查员;Athier I. Abbas,M.D.,Ph.D.,2016年BBRF年轻调查员;和亚历山大·哈里斯,M.D.,Ph.D.,2018年BBRF年轻的调查员。

实验揭示当大脑学会对新条件做出反应时,回路是如何“重置”的星期一,6月21日,2021年

有些人比其他人更善于适应新环境,但是当环境变化时迅速采取新行动的能力是一种基于大脑的基本能力,这种能力根植于我们物种的进化。当它受到损害时,无论是我们,还是无数其他必须快速适应才能成功的物种,都无法兴旺发达。

在一个开放的过程中,我们正在学习如何从我们从子宫中出现的那一刻起了如何表现和回应我们周围的世界。难以从既定的模式从新的经验或改变行为的困难是一种影响患有一系列精神疾病的认知刚性。虽然它以不同的方式表现出,但是认知刚性可以是这种疾病中的特征强迫症自闭症谱系障碍PTSD., 和精神分裂症

研究人员试图了解对新奇反应的生物学基础,希望能找到目标,并开发治疗策略,以促进那些无法对变化的环境做出有效反应的个体的适应性学习。

一个团队,由此引领Alan J. Park,Ph.D.,在哥伦比亚大学的2020年BBRF年轻调查员,最近公布了啮齿动物实验结果,表明如何在促进认知灵活性的方式准备或“素质”的特定脑电路。

该团队包括其他5名BBRF的资助人,其中包括BBRF科学委员会成员和2003年和2001年的年轻研究者Joshua A. Gordon,M.D.,Ph.D.是一位高级团队成员,他是NIH国家心理健康研究所主任。

研究人员在发表在该杂志上的论文中指出:“认知挑战通常需要更新旧的习惯。自然.他们测试了啮齿动物的能力来修改他们通过行为调理 - 这项任务来修改他们学到的现有战略 - 涉及决定在迷宫中左右或权利中获取食物奖励的任务。

无论何时我们遇到新的信息,这些信息都必须被巩固成稳定、持久的记忆,以便以后回忆。记忆巩固过程中的一个关键机制是基于近期活动模式加强神经联系。这种强化可能是持久的——它不会在指导一个决定时就消失。但它也不可能是永久性的,否则我们就不能更新记忆来容纳新信息。换句话说,我们记住新经历和从中学习的能力取决于信息编码的持久性灵活。

在一系列实验中,老鼠学习如何在特定的环境下获得奖励,然后以各种方式改变环境,Park博士和他的团队能够证明,接触新奇事物会重置连接大脑的两个部分——腹侧海马体(vHPC)和内侧前额叶皮层(mPFC)的神经回路。

正是这种回路的“重置”使老鼠克服了它们以前学会的策略,并修改了该策略。值得注意的是,数据还显示,这两种策略都被保存在记忆中——因此,从新情境中获得的知识可以在未来付诸实施,但前提是该情境被认为是合适的。如果情况恢复到原来的情况,“旧的”战略仍然是一种可能的选择。

实验表明,电路复位涉及电路中神经元之间的连通性的弱化。额外的实验揭示了介导这种弱化的机制:激活称为D1受体的神经递质多巴胺的细胞受体。当研究人员在适当的脑区域中人为地阻断受体时,动物无法适应新奇。

“我们的研究指出,新奇是触发回路重置的一种方式,从而促进老鼠的学习,”朴博士说。“下一步是在这些发现的基础上,探索新奇是否在人类的记忆和学习中扮演类似的角色。”

研究团队还包括:Joseph A. Gogos,M.D.,Ph.D.,2017年BBRF杰出的调查员,2006年和2003年的年轻调查员;Christoph Kellendonk,Ph.D.,2019年BBRF Maltz奖获奖者和2008年和2002年年轻的调查员;Athier I. Abbas,M.D.,Ph.D.,2016年BBRF年轻调查员;和亚历山大·哈里斯,M.D.,Ph.D.,2018年BBRF年轻的调查员。