 在脑外伤后，为什么有些人会迅速恢复技能，而另一些人则会面临长期的功能障碍？波士顿大学（Boston University）的神经科学家Jerry Chen和他的同事们试图通过理解大脑的哪一部分用来处理感觉信息和记忆的来回答这个问题。  “从生物医学的角度来看，问题是大脑的某些部分是否单独负责某些类型的功能，”波士顿大学文理学院生物学助理教授和系统神经科学中心的教员Chen博士说，他的实验室发表在《神经元》(Neuron)杂志上的最新研究，可能最终会帮助我们确定在遭受脑外伤后，哪些能力特别难以恢复（因为这些技能只由大脑的一个区域负责），而哪些能力更有弹性。  Chen博士的团队为小鼠创造了一个记忆游戏，以检查大脑中处理触觉信息和记忆的两个区域的功能，他们称之为S1和S2。Chen想知道S1和S2是否都处理相同的信息(分布式处理)，还是每个区域都有专门的、独立的角色(局部化处理)。 研究人员让小鼠玩一个记忆游戏，这个游戏用一个移动的装置轻轻刺激它们的胡须。对小鼠来说，这个游戏的目标是识别胡须的移动模式以获得奖励。首先，每只小鼠都感觉到了设备在前后移动它们的胡须。然后，在两秒钟的停顿之后，设备又移动了它们的胡须。例如，如果它们的胡须在两轮游戏中向相反的方向移动，先将胡须向前移动，然后暂停，再将胡须向后移动，小鼠就知道它们可以通过舔一根吸管来获得一种解渴的饮料。另一方面，如果这个装置在两个回合中把它们的胡须朝同一个方向移动，那么小鼠就舔不到东西了。如果小鼠搞错了，它们会得到一小口空气和一个暂停，然后才能继续游戏。 与此同时，研究人员在整个游戏过程中观察小鼠的大脑活动，观察S1和S2区域是如何影响小鼠的技能的。他们使用了一种名为“光遗传学”的技术，一种基因工程方法允许他们利用光选择性地激活老鼠大脑S1或S2区域的脑细胞。  研究人员发现，小鼠大脑的S1和S2区域执行许多相同的处理，经常相互之间来回发送信息。但是他们还观察到，当小鼠玩记忆游戏时，两个大脑区域发挥了一些特殊的作用。S1似乎更多地参与了即时感官信息的处理，从而了解了小鼠的胡须如何实时运动。相比之下，S2似乎特别参与了帮助小鼠回忆过去的事件，而小鼠则依靠这个大脑区域来记住游戏第一轮中发生的事情。 Chen说，研究结果表明S1和S2的接线方式不同，因为S2中的脑细胞比S1中的脑细胞相互连接更牢固。Chen推测这些更紧密的联系与S2在回顾过去中的作用有关。当脑细胞之间的联系更加紧密时，提示可能会更容易引发细胞链并触发记忆，这是神经活动的“多米诺效应”。总之，S1和S2的本地化和分布式处理都有助于小鼠能够正确玩游戏并获得含糖点心。 虽然人类没有小鼠样的长胡须，但该团队的实验观察结果可能代表了人类手处理的相同类型的感官信息。 “我们用手指处理触觉信息的灵敏度和灵活性，就像小鼠用胡须一样，”Chen说，“因此，如果我们要研究我们是如何处理我们的手和手指的触觉信息，我们可能会期望看到像我们在小鼠身上看到的一样多的分布式处理力量，因为这是我们进化的主要感官之一。”  波士顿大学 Chen说，在这些发现能够帮助那些因脑外伤而长期失去运动技能或其他能力的人之前，还有很多研究要做。 他说：“需要记住的一个因素是，小鼠的大脑(比人的)更小，而其中一些区域更加混杂，因此小鼠大脑中的处理过程可能更加倾向于分布式处理。” “人类大脑的体积比老鼠大得多，”Chen说，“人类可能有更多的区域来进行局部化处理。或者，相反的情况也可能是正确的，因为我们的大脑更大，有更多的连接，所以我们可能有和小鼠一样多的分布式处理力量，甚至更多。” 参考文献 Source：Boston University A memory game could help us understand brain injury Reference： Cameron Condylis et al, Context-Dependent Sensory Processing across Primary and Secondary Somatosensory Cortex, Neuron (2020). DOI: 10.1016/j.neuron.2020.02.004 |
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