《科学》杂志：大脑如何编织新的记忆

你有没有觉得大脑就像一台超级电脑，每天都在飞速处理各种信息？无论是学了一项新技能，还是记住了朋友推荐的美味食谱，又或是浏览了最新的新闻，你的大脑都能把这些点点滴滴变成可以保存很久的记忆，是不是很神奇？

最近，科学家们在《科学》杂志上发表了一项新的研究，就像给你的大脑做了一次“X光”，揭秘了它学习和记忆的“独门秘籍”！

神经元是大脑的基本单位

大脑里的“小秘密”：神经元和突触

如果把大脑想象成一个巨大的城市，那么其中的“居民”则是数以亿计的神经元。这些神经元就像城市里的通讯员，通过发送和接收“电信号”来传递信息，就像电脑用“0”和“1”来编码数据一样。

这些“通讯员”之间并不是直接手拉手连接的，而是通过一种叫做“突触”的小小连接点进行交流。每个神经元都长着许多像树枝一样的“触手”，叫做树突。这些树突可以接收来自成千上万个其他神经元的“电信号”。神经元会把接收到的所有信号汇总起来，然后决定自己要不要也发出“电信号”。

我们所有的想法、感觉和记忆，都是由大脑中特定的一群神经元共同发出“电信号”形成的。就像一群乐队成员共同演奏出一首美妙的乐曲一样。

以前我们以为：大脑学习就像“好学生一起进步”

一直以来，科学家们都认为大脑是通过改变神经元之间的连接强度来学习的。当你学习新东西的时候，某些神经元之间的“沟通”会变得更顺畅、更强壮，就像经常一起玩耍的小伙伴会越来越默契一样；而一些不怎么“互动”的神经元之间的连接则会减弱。这种连接强弱的变化，就是大脑存储新信息和形成新记忆的关键过程，科学家们称之为“突触可塑性”。

为了让大脑能够正确地记住东西，哪些突触应该变强，哪些应该变弱，以及什么时候变化，就成了一个非常重要的问题。科学家们一直想知道大脑是怎么决定这些的，这就像在问大脑学习的“规则”是什么。

杏仁核（图中绿色部分）连接的变化与抑郁症有关

最新的发现：大脑竟然是个“多面手”！

为了找到这些“规则”，科学家们想了个巧妙的办法。他们给小鼠大脑里的神经元安装了“小灯泡”（一种特殊的生物传感器），这些“小灯泡”在神经元和突触活动的时候会发出光芒。然后，他们观察着小鼠学习一项新任务（听到声音后按压杠杆获取水）时，这些“小灯泡”的闪烁情况。

结果让他们大吃一惊！他们发现，同一个神经元上的不同“触手”（树突）竟然遵循着不同的“学习规则”！

以前，科学家们普遍认为神经元遵循一种叫做“赫布定律”的规则，简单来说就是“一起放电的神经元，连接会更强”。就像两个经常一起努力学习的同学，他们的友谊会更加深厚。

但是，新的研究发现，有些突触确实遵循这个“好学生一起进步”的规则，而另一些突触却完全不同，它们的变化竟然和神经元整体的活动没有直接关系，就像一些同学虽然在一个班级，但各自有不同的学习方法和进步速度一样！

这意味着什么？大脑可以“一心多用”！

这个发现告诉我们，大脑的学习方式比我们想象的要复杂和精巧得多！通过在同一个神经元上同时使用不同的“学习规则”，大脑可以更精准地处理接收到的各种信息，从而更有效地记住新的事物。

就像一个多才多艺的艺术家，可以同时使用不同的技巧来创作一幅丰富的画作一样，神经元也能通过不同的规则“多任务处理”，并行执行多种功能。

未来的“大作用”：治疗脑部疾病，升级人工智能？

这项新的发现不仅帮助我们更深入地理解大脑是如何学习的，还可能对人类健康和社会产生重要的影响。

很多脑部疾病，比如抑郁症和一些神经退行性疾病，都与突触功能异常有关。例如，抑郁症可能与大脑某些区域的突触连接过度减弱，导致难以体验快乐有关。如果我们能够更好地理解正常的突触可塑性是如何运作的，就有可能找到治疗这些疾病的新方法。

想象一下，如果我们能“修复”那些功能异常的突触连接，是不是就能帮助那些患有抑郁症的人重新感受到快乐呢？

此外，这项研究还可能启发人工智能的发展。现在的人工神经网络很大程度上是模仿人脑的工作方式构建的。但是，用来训练这些人工智能模型的“学习规则”通常比较单一，而且并不完全符合生物学原理。我们的研究或许能为开发更接近真实大脑工作方式的人工智能模型提供新的思路，让它们更高效、更智能。

未来的路还很长，但充满希望！

当然，我们离利用这些知识来开发新的脑部疾病疗法还有一段距离。虽然我们发现了同一个神经元上的不同树突会使用不同的学习规则，但我们还不完全清楚它们为什么会这样做，以及是如何实现的。而且，这种“一心多用”的学习方式除了能提高信息编码能力外，还有什么其他的“超能力”也还不清楚。

未来，科学家们会继续努力，解开这些谜团，进一步探索我们大脑这个神奇的“学习机器”是如何工作的！相信在不久的将来，我们会对大脑的学习和记忆有更深入、更全面的认识！