上海華東師范大學(xué)腦功能基因組學(xué)研究所林龍年副教授與美國波士頓大學(xué)錢卓教授(現(xiàn)任華東師大腦功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任)發(fā)現(xiàn)大腦記憶的編碼單元與大腦密碼的解讀方法。這一重要研究成果發(fā)表于2005年4月最新一期的《美國科學(xué)院院報(bào)》。
人類大腦是由約140億個(gè)神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由于各方面技術(shù)限制，科學(xué)家長期只能通過對(duì)行為的測試來間接檢測大腦記憶的形成。而這項(xiàng)突破，讓人類能通過檢測大腦編碼單元的活動(dòng)狀態(tài)直接解讀大腦在學(xué)習(xí)過程中記憶的形成，對(duì)人類探究大腦奧秘具有重大意義。
在與記憶相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)中，“海馬”發(fā)揮著舉足輕重的作用，它負(fù)責(zé)將短期記憶轉(zhuǎn)換成長期記憶。
林龍年副教授此次研究重點(diǎn)就在小鼠海馬腦區(qū)，小鼠的海馬腦區(qū)只有半粒米大小，在它的細(xì)胞層大約有緊密排列的20至30萬個(gè)神經(jīng)元。為了盡可能多地觀測到單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況，林龍年所帶領(lǐng)的研究小組研制了世界上最輕巧的精細(xì)微電極推進(jìn)器，把96根比頭發(fā)還細(xì)得多的微電極插入小鼠的海馬區(qū)域，成功記錄了多達(dá)數(shù)百個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況(以往國際最高水平研究只能觀察其中26個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況)。
據(jù)林龍年副教授說，假如只能觀察到幾個(gè)神經(jīng)元，就不能對(duì)神經(jīng)元群體編碼進(jìn)行分析。這一步驟成功完成，標(biāo)志著世界腦科學(xué)研究已進(jìn)入到神經(jīng)元群體研究階段。
在此基礎(chǔ)上，林龍年及研究組設(shè)計(jì)了幾種新穎行為模式來研究小鼠的神經(jīng)編碼。如：特定環(huán)境中給小鼠的背部突然吹上一陣?yán)滹L(fēng)、在特制的小電梯中模擬自由落體下降、模擬地震等等。
林教授解釋說，由于生物求存的本能，這些可能危及其生存的行為，會(huì)對(duì)小鼠產(chǎn)生刻骨銘心的印象，而精細(xì)微電極推進(jìn)器記錄下的小鼠海馬腦區(qū)的神經(jīng)元活動(dòng)情況，可如實(shí)地以數(shù)據(jù)和圖表形式反映在電腦上分析。研究人員根據(jù)這些神經(jīng)元的反映特征，對(duì)他們組成了記憶編碼的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元。更有意義的是，這些編碼單元通過他們的激活狀態(tài)可以把任何一種印象經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為一串二進(jìn)制數(shù)字，這種數(shù)字化的編碼形式使得科學(xué)家們能夠?qū)Σ煌膫�(gè)體乃至不同種群動(dòng)物的大腦編碼活動(dòng)進(jìn)行直接的比較和分析
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