Science：在大脑中发现了一类新的记忆细胞

时间：2021-07-05 00:00:00 来源：网络整理

长期以来，科学家一直在寻找一种脑细胞，这种脑细胞可以解释当我们看到非常熟悉的面孔(比如我们的祖母)时，我们所感受到的本能的识别闪光。但是，被提议的“祖母神经元”——一个位于感觉、感知和记忆十字路口的单一细胞，能够优先考虑重要的面孔而不是乌代——仍然难以捉摸。

现在，新的研究揭示了大脑颞极区中一类神经元，它们将面孔感知与长期记忆联系起来。这并不完全是伪祖母神经元——而不是一个单一的细胞，它是一群细胞共同记住祖母的脸。这项发表在《科学》(Science)杂志上的发现，首次解释了我们的大脑是如何反复灌输我们所爱之人的面容的。

洛克菲勒大学(Rockefeller University)神经科学和行为学教授温里奇·弗雷瓦尔德(Winrich Freiwald)说:“当我刚开始研究神经科学时，如果你想嘲笑某人的观点，你会把它斥为‘只不过是另一个祖母神经元’——这个假设不可能存在。”

“现在，在大脑中一个不为人知的、未被充分研究过的角落里，我们发现了最接近‘祖母神经元’的东西:能够将面孔感知与记忆联系起来的细胞。”

我以前见过这张脸吗?

“祖母神经元”的概念最早出现在20世纪60年代，当时它是一种理论上的脑细胞，能够自己编码一个特定的、复杂的概念。一个神经元用于记忆祖母，另一个神经元用于回忆母亲，以此类推。其核心是，脑细胞与物体或概念之间的1:1比例是为了解决大脑如何将我们所看到的与我们的长期记忆相结合的谜题。

此后，科学家们发现了大量专门处理面部信息的感觉神经元，以及大量专门存储个人接触数据的记忆细胞。但祖母神经元——甚至是能够将视觉与记忆联系起来的杂交细胞——从未出现过。弗雷沃尔德说:“我们的预期是，到现在我们应该已经把这个数字降下来了。”“远离它!我们不清楚大脑在哪里以及如何处理熟悉的面孔。”

最近，Freiwald和他的同事们发现，大脑的颞极区有一小块区域可能与面部识别有关。所以团队使用功能性磁共振成像作为指导的Tp区域放大两个恒河猴,并记录的电信号Tp神经元猕猴看着熟悉的面孔的图像(他们看到面对面)和不熟悉的面孔,他们只看到几乎在屏幕上。

研究小组发现，Tp区域的神经元具有高度选择性，对受试者之前见过的面孔的反应比不熟悉的面孔更强烈。在处理图像后，神经元能够快速区分已知和未知的面孔。

有趣的是，这些细胞对熟悉面孔的反应是不熟悉面孔的三倍，尽管实验对象实际上在屏幕上多次看到不熟悉的面孔。该论文的第一作者、神经科学家索菲亚·兰迪(Sofia Landi)说:“这可能表明了面对面了解某人的重要性。”“鉴于如今的虚拟趋势，有必要指出的是，我们在屏幕上看到的面孔可能不会引起我们当面见到的面孔同样的神经元活动。”

祖母们的挂毯

这一发现构成了混合脑细胞的第一个证据，与传说中的祖母神经元没有什么不同。Tp区域的细胞像感觉细胞一样，对视觉刺激有可靠和快速的反应。但它们也像记忆细胞一样，只对大脑以前见过的刺激——在这里是熟悉的个体——做出反应，反映出大脑由于过去遭遇而发生的变化。“它们是非常视觉、非常感觉的细胞——但就像记忆细胞，”弗雷瓦尔德说。“我们发现了感觉和记忆区域之间的联系。”

但严格来说，这些细胞并不是祖母神经元。不是一个细胞为一个熟悉的面孔编码，Tp区域的细胞似乎协同工作，作为一个集体。

“这是大脑的‘祖母面部区域’，”弗雷瓦尔德说。

Tp区域位于面部识别的核心，这一发现意味着研究人员可以很快开始研究这些细胞是如何编码熟悉的面孔的。弗莱瓦尔德说:“我们现在可以问，这一区域是如何与大脑的其他部分连接的，当新面孔出现时，会发生什么。”“当然，我们可以开始探索它是如何在人脑中工作的。”

在未来，这些发现也可能对患有面孔失认症或脸盲症的人有临床意义，这是一种影响约1%人口的社会孤立状况。“脸盲症患者通常会感到沮丧。这可能会使人衰弱，因为在最糟糕的情况下，他们甚至认不出自己的近亲。

“这一发现有朝一日将帮助我们设计出帮助它们的策略。”

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