 2010-1-1 《当代生物学》:用扫描技术成功读取大脑记忆据英国《卫报》报道,英国科学家最近成功地利用脑部扫描技术读取了受测试者的大脑思维和记忆。如果这项技术能够得以推广和利用,不仅能有效治疗老年痴呆等脑科疾病,而且还能积极协助警方侦破各类复杂案件。 在最新一期出版的《当代生物学》(Current Biology)杂志上,英国伦敦大学的科学家们公布了他们的这项最新实验成果。在设计的实验中,科学家们首先给实验志愿者戴上一个虚拟世界的耳机,然后要求他们站在一栋虚拟大楼里的四个不同位置上。科学家们利用功能性磁共振成像技术对志愿者在整个实验过程中的大脑活动进行监控。当志愿者分别站在四个不同位置上时,研究人员通过计算机程序扫描志愿者大脑活动的图像。科学家们发现,在这一过程中,志愿者大脑细胞会形成特别的聚集形态,不同的形态代表虚拟世界的不同位置。研究人员甚至可以通过这些形态预测每一名志愿者的位置。 这项研究也推翻了神经学家们此前关于大脑记忆的假想。此前,他们认为,大脑对我们周围环境的记忆都是以一种不可预测的方式存储于大脑之中。这项最新的研究表明,大脑神经细胞中的信息都是由以非常严格的形式存储的,可以通过扫描仪重新获得。不过,科学家们目前还不能仅仅通过大脑扫描就可以判断一个人具体从何而来。他们必须要首先在每个位置上对许多志愿者进行大脑扫描,然后再根据大脑活动的差异性来判断每个人究竟处在什么位置。这项研究成果也引起了一场关于伦理问题的辩论。人们面对的问题有,大脑成像技术将来究竟该如何应用?该采取何种措施来保护人们的隐私? 研究人员之一、著名神经系统学专家马塞尔·贾斯特介绍说,借助核磁共振成像扫描仪和电脑程序控制的“读脑仪”,可以探测人类大脑当前正在思考、想象的物体。这是目前全球首例能够窥视人脑思维的分析工具。贾斯特解释说,当人们思考一种物体时,大脑的活跃区域不止一个。“当你想象螺丝刀的时候,你可能会想如何握住它,如何使用它,观察它的外形,思考它的用途。因此,一个人想象螺丝刀时,并非只有一个大脑区域活跃。”贾斯特说,判断人脑想象的物体仅处于“读脑”工程的初始阶段,“今后5年,我们的目标是通过分析大脑活动方式,进一步探索人们的思想,而不是仅仅满足于判断是锤子还是螺丝刀”。 虽然这项研究仅仅取得初步成果,但它也对人们提出了一个问题。那就是,大脑扫描成像技术将来可能会用在何处?随着技术的不断进步和发展,也许将来它可以用来判断一个人是否曾经到过某个特定的地方。通过弄明白大脑的这一工作过程,英国伦敦大学学院的科学家们希望能够进一步探明老年性痴呆症和中风症为什么会摧毁人类的记忆等难题,并试图找到行之有效的治疗办法。研究人员还表示,他们目前已经发现健康男性与女性大脑出现的代谢改变可预示这些人即将出现记忆问题,并有望因此找出导致代谢活动减少的生物因素和生理因素,预防该病的发生。如果可行的话,这将在司法鉴定领域有着极其广阔的应用。科学家们认为,在未来10年内或许可以实现这种功能。 如今,科学家已经能够识别人类大脑活动模式并解读其意义,尝试预测人们试图做的事情,甚至洞察撒谎行为或涉及暴力和种族偏见的个人隐私。不过,不少科学家对这项技术引发的伦理问题表示担忧,他们呼吁尽快展开讨论,制订相关法律法规。约翰·海恩斯教授说,“我们必须就相关后果展开伦理讨论。我们已经发现,这项新技术有变成强制措施的危险。” 位于英国伦敦的“神经感觉”公司专门开发神经市场业务,拥有麦当劳、英特尔、联合利华等多家著名客户。公司创始人杰玛·卡尔弗特说,神经市场业务前景广阔,过去几年中,公司的影响力如滚雪球般越滚越大。
来源:《当代生物学》:用扫描技术成功读取大脑记忆(科学网) 14:12, #, By xp 信息:医药教育 PNAS:发现储存“时间记忆”的脑部细胞 据国外媒体报道,美国麻省理工大学的神经学家通过实验发现人类大脑中储存“时间记忆”的神经元细胞。 数十年来,神经学科的科学家在理论上推测人类的大脑中有一部分细胞可以在大脑中为我们日常发生的事件打上“时间标签”,这样我们可以及时回想起过去所发生事情的时间。但是,在科学界一直没有找到可以让人信服的证据证明这部分帮助我们记忆事件发生时间的脑细胞的存在。 近日,麻省理工大学的安-格雷布耶尔(Ann Graybiel)教授和他的研究小组发现,在灵长类动物的大脑中有一类神经元细胞可以将时间信息精确的编译储存。安-格雷布耶尔说:“我们的大脑对所有事情都加上时间的标签,这样就使得我们回忆事情显得非常简单。我们回忆事情的时候首先通过过滤这些时间标签,然后通过时间标签将相关的事情从记忆中提取出来。”这种准确的时间记忆对于开车或弹钢琴等日常活动以及对于我们回忆往事极为重要。这个发现发表在新一期的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。这项研究成果可用于治疗帕金森综合征等导致记忆力丧失疾病的治疗上。 安-格雷布耶尔的实验小组首先训练两只猕猴按照规定完成一个简单的眼部运动实验。当接到“开始”的命令后,两只猕猴按照自己的速度去完成眼部运动实验的过程。研究小组用相应的仪器同步记录两只猕猴大脑中数百个神经元细胞的电信号。同时,实验小组用相关的仪器同步记录两只猕猴大脑中数百个神经元细胞的电信号,并由日本脑部研究所的直孝藤井(NaotakaFujii)和宾夕法尼亚州立大学的金德哲(DezheJin)领导的研究小组用数学的方法来分析这些电信号。 经分析后发现,当猕猴接到“开始”的实验命令后,猕猴脑部的神经元细胞总是在特定的时间内由脑部发出,比如说:在猕猴接到“开始”实验命令后的100毫秒、110毫秒或者150毫秒时等等。安-格雷布耶尔说:“这些实验数据的分析表明,我们已经找到了一直在寻找而没有发现的猕猴大脑内储存时间记忆的脑部细胞。” 这些储存时间记忆的神经元细胞位于脑部前额叶皮层和纹状体区域,这些区域同时也是人类大脑掌控学习、运动和思维的重要区域。安-格雷布耶尔表示,尽管这次实验主要集中在研究猕猴脑部前额叶皮层和纹状体区域,但是脑部其他的区域肯定也存在这些可以储存时间记忆的神经元细胞。 对于这次研究结果的应用,安-格雷布耶尔表示,这次研究的结果可以帮助帕金森综合症患者康复。帕金森综合症的患者正是由于脑部时间记忆功能受损,在寻找和传输时间记忆时总是比正常人要慢。因此帕金森综合症患者不能像正常人一样按照正确的时间规律来完成日常行动。根据这次实验的结果,在为帕金森综合症患者治疗时,可以通过轻轻拍打等外部刺激帮助患者脑部加速寻找关于时间的记忆,这样患者讲话时会显得更加清楚一些。另外,医生还可以通过神经元修复装置或者神经元修复药物(这些药物中含有神经元细胞所需的多巴胺和羟色胺等)来帮助帕金森综合症患者恢复。 在下一步的研究中,安-格雷布耶尔将集中研究脑部是怎样制造这些含有“时间记忆标签”的神经元细胞的,并研究这些时间记忆细胞是如何控制人们的行为和学习活动的。还有一个重要的研究问题是,脑部究竟为何对于不同环境下对时间的感受并不相同。安-格雷布耶尔说:“我们有时候会感觉时间过的很快,有时候却感觉时间过的很慢,所有这些都将可以用带有时间记忆的神经元细胞来解释说明原因所在。” 美国匹兹堡大学的神经生物学教授彼得-施特瑞克(Peter Strick)对这次实验结果给予高度的评价,施特瑞克认为这次实验结果是对脑部如何记录和表述时间概念的一次全新阐释。施特瑞克说:“对于光线、声音、触觉、冷热感知、嗅觉等,我们人体有特定的感觉接受器,但是对于时间我们并没有特定的感觉接受器,对于时间的感知和储存是由大脑自己形成并运行的。”
来源:PNAS发现储存“时间记忆”的脑部细胞(科学网) 13:42, #, By xp 信息:医药教育 《神经元》:科学家发现记忆形成机理据英国媒体报道,美国科学家认为,他们已经发现大脑形成记忆的机理。人们早就知道,神经元相接的地方——突触是大脑的信息交换和储存的关键。但是研究人员表示,现在他们已经弄明白突触这个地方的分子是如何加强记忆的。
该研究成果发表在《神经元》(Neuron)杂志上,它或许有助于研发治疗老年痴呆症等疾病的药物。越来越多的人认为,突触的健康状况下降是老年痴呆症的一大特点,这种疾病最初会引起短期记忆紊乱,然后再演变成长期记忆问题。强壮的突触是巩固记忆所必须的,这个过程涉及到制造新蛋白质。不过目前还不清楚身体是如何控制这一过程的。
加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家现在表示,他们在实验室通过老鼠进行的试验显示,只有当RNA(从细胞核和其他细胞里收集遗传信息的分子)开启后,巩固记忆所需的蛋白质才会产生。在不需要时,RNA会被一种“安静”分子麻痹,这种分子本身也包含蛋白质。当外来信号传进来,例如当一个人看到有趣的事情或者经历特殊体验时,安静分子片段和RNA会被释放出来。
加州大学圣塔芭芭拉分校神经系统科学研究所的肯尼斯·柯西克说:“科学家对它感兴趣的一个原因是,这个问题已经困惑他们很长时间,他们不清楚为什么当突触被加强时,在新蛋白质合成的过程中,会有一些蛋白质降解。不过现在我们揭开了这个谜底。我们的研究显示,蛋白质降解和合成是同步联合进行的。降解确保了新蛋白质合成。”确定大脑加强记忆所需的蛋白质,最终会使那些存在记忆力问题的人大受其益。
英国著名慈善组织——老年痴呆症研究机构负责人丽贝卡·伍德说:“科学家表示,他们已经在实验室里对神经细胞进行了研究,对特殊蛋白质在大脑传输信息和储存记忆的过程中所扮演的角色,有了更加深入的了解。该发现可能会使我们对老年痴呆症、其他类型的痴呆患者的记忆力丧失过程了解的更加透彻,并有助于我们找出新治疗方法。”最新预测指出,到2050年,全球将有1.15亿人患痴呆。
威尔士加地夫大学心理医学教授朱莉·威廉姆斯说:“我们越来越多地把老年痴呆症的遗传风险因素指向突触,因此有关这一方面的任务研究都非常受欢迎。老年痴呆症是一种综合性疾病,虽然这方面的研究还处于初期阶段,但是健康的突触和它们的活跃程度,正慢慢变成一个重要而又有趣的研究对象。”
来源:《神经元》:科学家发现记忆形成机理(科学网) 13:20, #, By xp 信息:医药教育 |
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