早期学习的“关键时期”对大脑功能发育的重要性

海马体是大脑中主要负责记忆形成的区域

一项关于小鼠幼年时期记忆形成的研究指出了早期学习的关键时期对大脑功能发展的重要性。这项研究由纽约大学神经科学中心的科学家们执行,揭示了在人类2至4岁期间学习经历的重要性,这个阶段的记忆非常容易被忘记,这种现象被称为婴儿期忆症(infantile amnesia)。

纽约大学神经科学中心的Cristina Alberini解释说:“我们的研究表明,即使是在入学前,孩子的大脑也需要足够的健康活动。否则,神经系统会出现学习和记忆功能发展不足的风险。”

这项研究的其他人员还包括:西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine)的Alessio Travaglia,Eric Sweet,Robert Blitzer;纽约大学的科学家Reto Bisaz;

这项研究发表在《Nature Neuroscience》上,研究人员对小鼠幼年记忆机制进行了检测(即在小鼠出生17天后的形成的记忆),这相当于人类的3岁,在这个阶段,关于谁、什么、何时、在哪等情景记忆会被快速忘记。这种所谓的“婴儿或儿童失忆症”现象,也就是成年人无法想起2至4岁时发生的事情的原因。

Alberini和她的同事比较了幼年小鼠和24天年龄的小鼠的记忆,这时小鼠已经可以形成长期记忆,这相当于人类的6至9岁。

实验中对小鼠测试的情景记忆是一项厌恶性记忆体验:进入一个新的地方时被轻微地足底电击。成年小鼠会记得在特定的地方经历过这种糟糕的体验,并且会避免再回到这个地方。

小鼠被放入一个箱子中,这个箱子被分隔为2个区域:“安全”区和“电击”区。在实验中,每个小鼠被放到安全区,并使它们背对着门。10秒钟后,将箱子分隔的门会自动打开,小鼠便可以进入电击区。如果进入了电击区,它们就会受到轻微的足底电击。

第一组结果并不意外。他们在17天的小鼠身上发现了婴儿失忆症。它们在刚刚经受电击之后会躲避电击区,而这个记忆会快速消失:一天之后这些小鼠又会进入电击区了。相反,24天的小鼠会长期保存被电击的记忆并且避免再进入电击区。

然而,这些更年轻的小鼠还是保存了一丝记忆。在以后的生活中,当对这些小鼠呈现出相关环境时,它们会表现出特定的记忆,因为它们会避免被电击的环境。这些研究表明,尽管早期经历可能没有被表达或者记住,它们仍然可能会影响成年期的行为。

这些发现提出了以下问题:究竟是什么(与神经方面有关)导致幼年小鼠只能以潜在的形式保存记忆,而年长的小鼠可以长期地存储记忆。或者,更具体地说,在形成长期记忆能力的发展过程中到底发生了什么?

为了解决这个问题,科学家们专注于研究海马体,这个区域对于编码新的情景记忆非常重要。经过一系列实验之后,他们发现,如果海马体是不活跃的,那么幼年小鼠形成潜在记忆并在成年后唤起记忆的能力就会减弱。而且,“关键时期”机制是建立这些幼年记忆的基础。

“关键时期”指的是神经系统对环境刺激特别敏感的发育阶段。如果在这个阶段有机体没有得到合适的、发育特定功能所需要的刺激,那么在日后的生活中形成这种能力就会非常困难。与“关键时期”相关的功能包括感觉功能,比如语言习的能力和视力。

这些研究表明,情景学习也有关键时期,在这个时期,海马体学习有效地处理事情和存储长期记忆。

Alberini解释说:“在生命早期,尽管大脑不能有效地形成长期记忆,但是大脑正在学习如何做到这点。然而,大脑需要在学习的过程中接受一些刺激,才能在实践中掌握记忆形成的能力,如果没有这些经历,神经系统的学习能力会被削弱。”

研究人员称,这项研究表明,在“关键时期”通过学习和环境干预可能会帮助解决学习能力不足的问题。

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