计数记忆的神经理论

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这种果蝇的大脑大约和罂粟种子一样小，但它却能执行像计数这样复杂的任务

甚至连果蝇都会计数。人类可能会使用一个类似的，但更复杂的计数系统。虽然还不知道这种计数在阿尔茨海默病或帕金森病中会受到怎样的影响，这却是未来的一个研究领域。

冷泉港实验室

10月25日消息

想象一下，当你听到有人敲你的前门时，你正坐在家里。你透过窗户看到外面有个陌生人。几乎立刻，你的大脑知道你以前从未遇到过这个人。也许你感到害怕，假装你不在家。

现在，想象一个亲密的朋友或家庭成员在外面，而不是一个陌生人。几乎当你一看到他们，你的大脑就知道你在过去遇到过这个人很多次。

你的大脑不断地用特定的视觉或嗅觉记录你的经历。即使你不记得所有的细节，这一点也会影响你最初对这种情况的反应，是回避还是接受。从进化的角度来看，这种瞬间的反应可能意味着生与死的区别。

科学家们并不确定这一过程在我们的大脑中是如何运作的。但是现在，冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory ，CSHL）的研究人员 Saket Navlakha 基于果蝇大脑数据创建了一个新的计算模型，这可能会让我们更接近答案。

“我们研究果蝇大脑已经有一段时间了，” Navlakha 说，“它有大约 10 万个神经元，许多连接在单个神经元和突触的水平上是已知的。它们给了我们一个了解大脑如何工作的视角。”

在发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上的一篇论文中，Navlakha 和他的团队回顾了 2017 年的一项研究数据，该研究对果蝇暴露于新的和熟悉的气味时的大脑进行了成像。

研究于2022年10月10日发表在《Nature Communications》（最新影响因子：17.694）杂志上

Navlakha 假设这些昆虫可以区分四种类型：它们第一次闻到的，第二次闻到的，第三次闻到的，以及它们以前闻到过很多次的。

他创造了他所谓的 “1-2-3-多” 计数草图。计数草图在计算机科学中用于提供快速、近似的计数。例如，YouTube 使用计数草图来跟踪视频被观看的次数。Navlakha 怀疑生物体可能会做同样的事情。

Navlakha 说：“我们从经典的计算机科学方法中获得灵感来解决这个问题。这种方法的一种变体实际上被果蝇用来解决相同的问题，即追踪它们经历不同气味的次数。”

人类可能会使用一个类似的，但更复杂的计数系统。Navlakha 解释说，这是一个未来研究的领域：

“人们还没有在人类身上做过类似的记忆测试。我们想看看这个模型是否也能解释人类的计数记忆能力，以及这种计数在阿尔茨海默病或帕金森病中会受到怎样的影响。”

创立于1890年的冷泉港实验室

又译为科尔德斯普林实验室，是一个享誉全球的非营利性私人科学研究与教育中心，位于美国纽约州长岛上的冷泉港

参考文献

Source：Cold Spring Harbor Laboratory

Even fruit flies count

Reference：

Dasgupta, S., Hattori, D. & Navlakha, S. A neural theory for counting memories. Nat Commun 13, 5961 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33577-2

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