Science：新研究剖析海馬區活動，追溯記憶源頭

　　在體內試驗數據缺乏的背景下，神經活動模式的研究過程充滿險阻，科學家們只能依賴于建立理論模型最大可能模擬大腦活動。1982年，科學家John Hopfield 構建了一個人工循環神經網絡，并命名為“Hopfield”神經網絡。Hopfield是一種聯想記憶網絡，由循環地興奮性神經元組成，用于存儲離散記憶。這種模式是一種反饋模式。

　　神經學科學家認為Hopfield網絡為人類記憶提供了一個模型。來自于Johns Hopkins大學醫學院的兩名研究人員在《Science》上發表了一篇關于研究神經回路上活動模式的自我序列機制的文章。

　　海馬區是位于大腦皮層內的一個環形的內褶區，它是大腦記憶的重要結構。研究人員關注老鼠受外界環境刺激的海馬神經元。通過研究位于海馬區的位置細胞群體，構建老鼠大腦對外界環境的認知地圖，并且它們在面臨外界刺激變化時能改變認知模式。但是Hopfield網絡屬于非線性動力學系統，有多種動態特征，包括穩定性、極限環和吸引子等。

　　這項研究提供了證據：海馬神經元表達的記憶序列由吸引子組成。更深一層，研究人員建立通過吸引子快速聯絡相對較慢的連續子存儲的序列模式，這能夠使得每個模式能正確過渡傳輸至下一模式。

　　過去，因為從大量的海馬細胞獲取數據有困難，所以阻礙了對大腦活動動態過程的研究。最近研究人員研發了一個技術能夠同時記錄263個神經元的活動。借助這一技術，他們記錄了5個老鼠背脊髓神經元的活動。

　　針對大腦活動的經典模型的未解之謎之一是多神經元網絡模式如何崩潰成隨機噪聲。研究人員分析在大腦網絡中無限的吸引子活動模式可能會導致其進入失控的興奮狀態。研究數據顯示 要防止一種失控狀況，即避免在低活力水平和高活力水平之間的低伽馬振蕩頻率中的高強度振蕩。研究發現的伽馬振蕩頻率與很多的神經學研究結果相一致，表明這些低頻率活動能夠調節大腦區域內遠距離信號的傳遞。