大脑是怎样记录信息的呢？那些信号是怎样被储存起来的?怎样表达出来的呢?

大脑是怎样记录信息的呢？那些信号是怎样被储存起来的?怎样表达出来的呢?

想看到老鼠的大脑是如何工作的吗？纽约大学医学院的华裔脑神经专家甘文标博士可以告诉你怎么做。甘文标的研究小组近日在英国<<自然>>杂志发表研究报告，描述了他们如何实时观察活体转基因老鼠的大脑随时间和外界环境的改变而发生变化。甘博士认为，他们观察到的老鼠大脑皮层神经细胞的一些微妙变化可能帮助人们理解高等动物包括人类的大脑是如何记录信息、形成记忆和学习知识的。

甘文标博士告诉多维社说，纽约长岛冷泉港(Cold Spring Harbor)实验室的另一个研究小组也作了类似的实验。他们同样观察到活体老鼠大脑神经元细胞微小突起(Spine)随环境和时间变化形成和消失。与甘文标博士的研究小组不同的是，冷泉港实验室的研究观察到神经细胞突起存留时间不长，而甘博士却观察到某些突起一旦形成，绝大多数可以长时间保留，有的甚至保持终生。由此可以推测，这些不断形成并能保留的神经细胞突起，就是动物大脑记录信息的物质基础。

挪威奥斯陆大学的神经科学家奥特森和海尔姆认为，这两个研究小组将“活体大脑的成像带入显微领域，对神经生物学的发展具有深远意义”。一些专业杂志的评论认为，活体大脑显微成像实验为人类进一步研究大脑意识和记忆力的形成提供了非常有力的方法。

据甘文标博士研究小组发表的论文介绍，实验用的是转基因技术培育的特殊老鼠。它们的脑神经细胞基因带有能够发出荧光的物质，在特殊激光的照射下，可以成像显示脑神经细胞突起的形成和消失。为取得清晰的图像而同时不影响老鼠大脑正常工作，研究人员在深度麻醉后的老鼠头骨上开辟出1毫米见方的观察“窗口”，再用微型器械将这片头骨打磨□薄至30至50微米，但并不打穿。同时还不断使用溶液冷却打磨部位，以减少打磨产生的热量，不致伤害大脑皮层。经过这番手术，老鼠大脑上就被打开一个“观察窗”，研究人员定期通过这个“窗口”拍摄脑神经细胞的变化。

据介绍，包括人类的动物大脑神经细胞通过伸向四面八方的轴突和树突相互发生联系，传递信息，并形成神经网络，构成大脑记忆和思维的物质基础。甘文标和同事们的实验使人类第一次观察到活体大脑神经细胞在一段时间内的变化。研究人员发现，相互交错，密如蛛网的脑神经细胞不断有新的突起形成，也不断有旧的突起消失。这些突起与相邻神经细胞的突起联系，构成象集成电路那样的神经线路，来完成某些大脑功能。而当动物受到外界刺激时，突起形成和消失的数量骤然增加。据观察，有些突起只存在很短的时间，例如几个小时，而另外一些则会长时间存在，并有可能固定下来，形成新的神经线路。

甘文标等人的研究还发现，幼年老鼠的大脑发育有一个“关键时期”。在这个期间神经突起形成和消失的变化很大，并为整个大脑神经网络形态的形成打下基础，大脑在此时获得基本的经验和记忆。到4个月大的成年期的老鼠，神经突起仍具有形成和消失的动态变化，但96%的新形成的突起能够保留1个月以上。许多体积较大的突起能够保留更长时间，甚至终生。冷泉港实验室的研究小组却在6到10周大的老鼠身上观察到不同的现象，仅有60%的新突起是稳定的，能够存在8天以上，20%的突起存在不到一天。

加州大学圣迭哥校区的神经生物学家拉里斯奎尔认为，这两个小组观察到的结果虽然不尽相同，但并不一定相互矛盾，因为他们观察的是不同年龄段的老鼠，观察的大脑皮层区域也不同。据了解，甘文标等人的研究是采用1个月大的青年老鼠和4个月大的成年老鼠，观察与视觉有关的脑神经细胞；而冷泉港实验室采用的是6到10周大的少年老鼠，观察的也是另外一部份脑神经细胞。

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