首页 | 家园 | 百科 | 下载 | 书库 | 仪器 | 展会 |人才 | 公司 | 网址 | 问答 | 论坛 | 注册 | 通行证登录 | English

生物行

生物行   进展 | 摘要 | 人物 | 医药 | 疾病 | 技术 | 健康 | 能源   生物航   供应 | 求购 | 公司 | 展会 | 要发布
论坛   神经科学 | 神经系统疾病 | 实验技术 | 求职招聘 | 器材试剂 | 文献检索 | 读书笔记 | 考试招生 | 软件使用
当前位置: 主页 > 神经科学 > 学习记忆 >

我科学家揭开果蝇记忆奥秘

时间:2005-07-21 18:28来源:北京科技报 作者:bioguider 阅读:



        究竟是边看边听有利于记忆还是只看不听或者只听不看更有利于记忆呢?上海生命科学院神经研究所和中科院生物物理所的研究人员通过对果蝇的实验发现:果蝇在同时使用嗅觉和视觉时,学习记忆的效果明显强于单一使用嗅觉或者视觉,这对于揭开人脑记忆奥秘也有借鉴作用。这篇研究论文发表在《科学》杂志上,论文得到了两位匿名审稿人极正面的评价,一位审稿人称,“实验完成得彻底,我甚至感觉到它超出了我对该项研究所能预期的”。

  同时使用视觉和嗅觉,果蝇的学习记忆效果是否更好?

  2001年11月,中科院上海生命科学研究院神经科学研究所、中科院生物物理研究所郭爱克院士带领的学习记忆实验室,曾在国际上首次向人们讲述了果蝇面对矛盾的视觉线索时如何作出类似两难抉择的故事。当时论文在《科学》发表,是中国神经科学工作者,以完整的国内研究工作,在《科学》杂志上实现的“零”的突破。

  时隔3年多,对果蝇学习记忆行为的研究一直没有停步,这次研究人员把目光聚焦在果蝇如何运用嗅觉和视觉“协同作战”上。郭爱克院士认为,这是果蝇“认知世界”里又一个十分有趣的故事。

  “对于果蝇的生存繁衍来说,嗅觉、视觉、味觉等多种感觉是十分重要的。果蝇是飞行昆虫,视觉对于控制其飞行速度、飞行方向、何时着陆、何时起飞、逃避天敌等十分重要。嗅觉、味觉等则可以帮助果蝇求偶、寻找食物。”参与此项研究的中科院上海生命科学研究院神经科学研究所郭建增博士告诉记者。

  果蝇的视觉和嗅觉非常灵敏,之前的研究中,嗅觉学习实验和视觉学习实验都是独立进行的。动物拥有视、听、嗅、味、痛等不同通道的感觉,而且不是彼此孤立的,它们之间会有合作或者抑制。

  心理物理学实验证明,当受试者看到苹果图像的同时,识别出苹果味道将变得很轻松,但对其他味道的识别却没有明显帮助,这说明同时使用视觉和嗅觉产生的认知效果要优于单一使用视觉或嗅觉,而且知识或者过去的经验起到了潜移默化的作用。“然而多数实验都还只是停留在知觉层面。”郭建增博士说。

  那么果蝇的学习记忆行为中,视觉和嗅觉协同作战获得的学习效果会不会也更好呢?

  经过训练,果蝇记住了如何躲避“危险”

  研究人员为果蝇精心设计了一间多功能“教室”,在视觉训练的飞行模拟器上“嫁接”了气味调节系统,这样就可以同时进行视觉和嗅觉训练。

        研究人员把果蝇挂在一个小钩子上面,小钩子固定在一个精密的扭矩检测仪上面,这样果蝇在飞行模拟器中处于悬空的状态,它感觉自己在飞,计算机可以随时记录检测果蝇左右扭动的力矩,并控制果蝇视觉目标物的水平位置或者不同气味的发放。

  果蝇有三个课程训练要完成,看目标物、闻气味、既看目标物又闻气味。首先进行的是独立视觉训练和嗅觉训练,训练果蝇记住在不同的方向可以看到两个不同的目标物A和B。

  让果蝇在不同方向闻到A和B两种不同的气味,当果蝇闻到A气味的时候,对果蝇实施“惩罚”,用长波长的红外激光照射果蝇,红外激光的表面加热效应很强,果蝇会产生一种伤害性感受,这时果蝇就记住了A气味是“危险”的,它会向不同方向使劲躲开A气味,去寻找B气味。

  经过8分钟训练后,即使关闭惩罚光源果蝇也能稳定“飞行”在有B气味的气流中,因为B气味此时是安全的。

  接下来的训练是既看目标物又闻气味,当果蝇在看到目标物A的方向就会闻到A气味,在看到目标物B的方向就会闻到B气味。果蝇能单独使用视觉和嗅觉进行记忆,那经过长时间的视觉和嗅觉协同训练,果蝇能在气味和目标物之间建立起联系吗?

  多感官的训练让果蝇完成了不可能完成的记忆任务。

  研究人员发现,在既看目标物又闻气味的训练中,如果训练足够长时间,训练中在闻到A气味的时候,对果蝇实施惩罚,果蝇会明白,A气味是“危险”的,由于在前面的训练中,当它闻到A气味的时候就会看到A目标物,两种感觉发生了关联,因此在记忆检测阶段研究人员发现,即使没有闻到代表“危险”的A气味,只是看到A目标物的时候,果蝇也会躲开,改变飞行方向,去寻找安全的B目标物。

  当感官接受到的信息微弱到几乎不再能触发记忆效果时,该信息量被称为阈值。比如我们看一个人的名字,看三次以内都不会产生记忆效果,那么此时的“三次”就是阈值。当研究人员把视觉训练中目标物的角度逐渐变小,嗅觉训练中气味的浓度逐渐降低,控制在阈值点。

  在单独的视觉训练和嗅觉训练中,如果给果蝇的视觉信息和嗅觉信息都接近阈值,那么果蝇是不能产生记忆的,在记忆检测中会犯错误,不会躲避先前的“危险”。

  但是在视觉和嗅觉同时进行的训练中,研究人员惊奇地发现,即便都是阈值信息,由于视觉记忆和嗅觉记忆发生了相互作用,果蝇就学会了在记忆检测阶段“躲避”危险,记忆产生了。

        果蝇进行过双通道阈值点训练后,再对果蝇进行单独的视觉或者嗅觉阈值点记忆检测发现,原本不能产生记忆的视觉阈值和嗅觉阈值竟然也能产生记忆了。毫无疑问,多感觉器官的记忆训练,不仅能“协同共赢”,还能“互利互惠”。

  对于果蝇的研究有利于揭开人脑记忆的奥秘。

  郭建增博士说,对于果蝇学习记忆规律的探索,目的也是为了进一步了解人类智力活动的本质。

  果蝇虽小,但是是一种很好的模式生物,果蝇在遗传学上操作方便,用化学药物诱导果蝇发生基因突变,可以培育出一大批学习、记忆障碍的果蝇,研究人员很容易找出果蝇体内与学习记忆相关的基因。利用果蝇的模式生物优势,学习记忆规律的本质将有望逐步揭示。

  通过分析研究果蝇的基因、脑、行为三者的关系,对于揭开人脑记忆的奥秘有十分重要的借鉴作用,有助于了解人类智力和创造性的发生及其起源。人类在学习和记忆的时候,可以尝试同时使用多种感官,比如,背单词,又看又读可能比默读更有效。

(责任编辑:泉水)
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片
推荐内容