脑科学顶刊导读44期，学习与记忆专题（PNAS、Current Biology）

✎ 顶刊导读目录 

1，样本学习揭示了专家类别知觉的表征起源 

2，前额叶-海马功能连接编码识别记忆，并在智力残疾中受损 

3，共同的任务结构将不同类型的记忆的命运联系在一起

4，情景贫乏型记忆的非适应性特征 

5，苯丙胺敏化会改变海马神经元的形态、记忆和学习行为 

1，样本学习揭示了专家类别知觉的表征起源 

期刊：PNAS

作者：Loren        

实验中的刺激：其他种族面孔(经验类别)或计算机生成的物体(YUFO)

不管是否对某类刺激有实质性的知觉专长，一个人在生活中总是会遇到来自同类刺激的新样本。为了理解新样本是如何被表示的，我们研究了关于类别的经验在多大程度上限制了来自该类别的后续样本的获取和表征。

实验中，采用其他种族面孔(经验类别)或计算机生成的物体(YUFO)作为刺激，参与者完成知觉训练范式，包括训练开始、中期和结束时的配对相似性评级，以及对类别样本子集的20维视觉搜索训练任务。两两相似等级的分析显示，那些学习面孔的表征空间和学习YUFO的表征空间之间存在多重分离。

首先，面孔的表征距离变化比YUFO更有选择性；与未训练的面孔比，训练的面孔表现出更大的表征距离变化，而YUFO的这种训练-未训练的距离变化要小得多。其次，在观察表征距离变化的位置上存在差异；对于面孔，训练前距离较近的表征比训练前距离较远的表征表现出更大的距离变化。然而，对于YUFO来说，距离的变化在整个表征空间中发生得更加平均。

最后，在对YUFO进行训练后，表征空间的维度有所降低，但在面孔上训练后，表征空间的维度没有下降。这些发现证明了，先前的类别经验如何支配样本学习的表征模式，以及表征空间的潜在维度。这些发现共同证明了，先前的类别经验如何控制范例学习的代表性模式以及表征空间的潜在维度。

https://www.pnas.org/content/117/20/11167

2，前额叶-海马功能连接编码识别记忆，并在智力残疾中受损 

期刊：PNAS

作者：Loren    

Ts65Dn小鼠在自然睡眠时表现出额前-海马高度同步

唐氏综合症(DS)是最常见的智力残疾形式，其神经基础至今仍不清楚。以往研究提示DS的认知改变依赖于大脑中对学习和记忆至关重要的区域，如前额叶皮质(PFC)和海马体(HPC)。神经成像研究表明，在患有DS的个体中，大脑连通性增强与智商(IQ)降低相关；然而，其对认知损害的贡献尚未解决。

我们记录了三体小鼠在安静清醒、自然睡眠和记忆测试中的PFC和HPC中的神经活动。休息期间，三体小鼠的θ振荡和交叉频率偶联增加，前额叶-海马同步增强，表现出局部和跨区域加工高度同步。睡眠期间，Ts65Dn小鼠的慢波减少，γ振荡放大，可能反映了长时间的光睡眠。

此外，海马尖波涟漪(SWRs)被打乱，这可能进一步导致记忆巩固不足。整倍体小鼠( euploid mice )的记忆表现与功能连通性测量密切相关，这表明海马分别控制θ和γ频率下的记忆获取和提取。相比之下，三体小鼠的记忆能力较差，前额叶-海马功能连接紊乱。

在长期服用含有儿茶素(EGCG)的绿茶提取物(EGCG)1个月后，记忆表现和关键的神经生理学改变得以挽救，EGCG改善了患有DS和Ts65Dn的年轻成年小鼠的执行功能。我们的发现提示前额叶-海马回路动力学异常是DS记忆损害的候选神经机制。

https://www.pnas.org/content/117/21/11788

3，共同的任务结构将不同类型的记忆的命运联系在一起

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing      

先学习的序列对于后学习的序列的影响

我们的记忆常常具有共同点。例如，尽管学习到的词语和动作序列可能由不同的事件组成，但是它们可以遵循确定序列顺序的共同规则。这种常见的抽象结构可能会将不同记忆的命运联系在一起。

本研究通过创建不同类型的记忆任务来测试这一想法：实验任务中包含具有共同结构或没有共同结构的单词或动作序列。被试先学习其中一种记忆任务，然后在6小时后学习另一种记忆任务，这两种任务中分别包含或者不包含共同的抽象结构。然后，我们测试新形成的记忆对干扰的敏感性。

我们发现，当新形成的记忆与较早的记忆共享一个结构时，就可以免受干扰。具体而言，在先学习的序列和后学习的序列具有共同的结构的前提下，先学习的单词序列使得数小时后学习的动作序列免受干扰；反之，先学习的动作序列使得数小时后学习的单词序列免受干扰。

然而，对新形成的记忆的这种保护是有代价的。当早期的记忆与新形成的被保护的记忆具有相同结构时，早期记忆的回忆受到破坏。因此，记忆对象的共同结构会影响记忆保留什么（即被保护）和修改什么（即被破坏）。

我们的工作表明，共享的通用结构将不同类型的记忆的命运联系在一起，研究也确定了一种新颖的记忆修改机制。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.03.043

4，情景贫乏型记忆的非适应性特征 

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing  

初次情景学习决定了条件反射、泛化和消除的程度

突然发生了可怕事件的情境通常无法很好地编码到记忆中。然而，由此导致的情境贫乏型记忆的后果仍然未知。本研究证明了，在情境恐惧的条件反射过程中，控制情景编码的时长会导致非适应性的泛化和不可消灭的恐惧。条件反射后的情境暴露可以通过海马再巩固促进记忆更新的机制来实现进一步的情境编码。

在条件反射情境中进行更新可缓解过度泛化，并恢复恐惧记忆消除的能力。但是，在类似的安全环境中进行更新会错误地将恐惧从危险环境转移到安全环境。我们认为，这些现象可以通过事件发生的不确定性来解释。

此外，结果表明基于此假设的海马神经元计算模型成功地模拟并解释了实验中的观察结果。这些发现表明，情境贫乏型记忆是非适应性的，可以在回忆后得到改善或扭曲；这对基本记忆理论、记忆畸变和创伤后应激障碍等疾病的治疗具有重要意义。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.040

5，苯丙胺敏化会改变海马神经元的形态、记忆和学习行为 

期刊：Molecular Psychiatry

作者：Роза

AMPH敏化重塑海马锥体神经元中树突分枝和树突棘动力学

众所周知，苯丙胺（amphetamine, AMPH）的持续滥用会导致与奖励系统相关的神经元结构和认知行为发生变化。但是，AMPH滥用对海马的影响仍然未知。这项研究的目的是确定成瘾模型中由海马AMPH引起的损害。

研究重复了Robinson等人提出的AMPH敏化模型。在1997年进行了新物体识别试验（novel object recognition test, NORt）以评估学习和记忆行为。NORt后，进行了高尔基（Golgi-Cox）染色、体细胞计数、免疫组织化学，以确定GFAP、CASP3和MT-III的存在，并评估海马中的氧化应激。

研究发现，经AMPH处理后会造成短期和长期的记忆损伤，同时会导致海马CA1区神经元密度下降。形态学测试表明总的树突长度增加，但CA1中成熟型树突棘的数量减少；CA1中GFAP标记增加，CA1和CA3中MT-III均增加。最后，研究发现AMPH处理后海马中的Zn浓度降低。AMPH敏化引起的多巴胺能信号的升高会导致氧化应激、神经元死亡以及海马形态学改变，从而影响认知行为包括短期和长期记忆。

https://www.nature.com/articles/s41380-020-0809-2

作者信息

 

校审：Freya（brainnews编辑部）

题图：Singularity Hub

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