学习如何改变大脑的新发现

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学习对大脑进行编程.这是自然界为大脑同时创建“硬件"和“软件"的方式.神经科学家早就知道，学习经历会改变用于处理和记住给定学习事件的功能电路.电路变化是解剖学上的:电子显微镜照片显示，突触变化采取位于树突上的小气泡的形式.这些气泡被称为“树突棘"，其大小和数量会随着学习和记忆的形成而变化.您可能将诱发的变化视为信息存储的物理位置.在任何给定的脊柱上存储的东西都增加了，脊柱参与激活的可能性会增加，这些激活会从创建记忆时增强的所有刺中召回存储的记忆.

从功能上讲，更改作为一个或多或少永久存在的模板运行，不仅可用于忆起原始学习事件，而且可用于将来响应类似事件.当然，没有人会用突触来解释这些召回和编程效果.然而，学习和记忆来自参与电路中所有增强的树突棘的共同增强.这样创建的模板为大脑提供了一种为将来的功能进行自我编程的方法.学习如何解决一种任务可以使学习相似的新任务变得更加容易.这是数十年前由哈里·哈洛(Harry Harlow)提出的所谓“学习集"的基础.

我们倾向于在儿童教育中考虑此类问题.但是，该原则适用于所有年龄段，包括老年人.衰老的大脑对学习的反应方式与孩子的大脑相同:它会生长出新的针对特定任务的突触，这些突触可以招募用于其他用途.

学习效果表现为现有突触的增长和新突触的形成.在没有精神刺激的情况下，脊柱退化.实际上，衰老的典型影响是由于脊柱的累积收缩，大脑实际上会收缩.许多神经系统疾病的特征是突触密度降低:精神分裂症，自闭症和痴呆症.吸毒成瘾出现了相反的问题，毒品会增强某些突触连接，从本质上创造了一种存储成瘾记忆的方法.

直到现在，我们对学习过程中发生的化学变化的了解还很少.托马斯·杰斐逊大学(Thomas Jefferson University)的最新研究表明，随着学习过程中神经元之间联系的增强，分子组织的新模式也在不断发展.研究人员基本上问了一个问题:“在分子水平上学习是什么样的?研究人员使用超高分辨率的活细胞显微镜证实了以前其他人报道的突触的扩大.但是他们还看到，在学习过程中，神经元之间发送和接收信号的分子似乎是成簇的或“纳米模块"组织的，当受到类似学习的信号的刺激时，它们会跳舞并繁殖.

研究人员开发了一种新技术，其中他们可以可视化将信号从一个神经元传递到另一个神经元所涉及的化学物质.突触前侧的化学物显示为绿色，而突触后征兆上的化学物显示为红色.然后在观察颜色的同时，他们通过神经递质化学系统互相发送信号，从而实时观察到了活的神经元.颜色变化表明，在信号传导过程中，突触前化学物质聚集在一起，并与突触后侧的聚集分子结合.团块似乎具有均匀的大小.当以促进脊柱增大的方式刺激突触前神经元时，他们发现化学团簇的数量增加了.这种刺激导致不动的团块在突触脊椎周围摇动和移动，突触前和突触后化学物质以锁定步调移动.也许这种微动有助于触发神经传递导致突触后神经元活动改变的生化级联反应.

也许我们对活组织中分子的运动没有足够的思考.溶液中的所有化学物质都会随机反弹.聚集在一起并步步紧锁为化学品发挥作用创造了新途径.显然，结块是树突棘增大的触发事件，为记忆形成了结构基础.

这种化学相互作用不仅与学习有关.它也以未知方式应用于成瘾和其他神经系统疾病中功能的改变，在这些疾病中，强大的神经元间联系变得过于牢固.关于疾病状态下神经递质聚集的研究尚未开始，但在这里我们可能会找到有关如何治疗其中某些疾病的线索.显然，破坏团块会破坏加强突触的能力.虽然我们希望加强突触以促进正常学习，但我们不希望这种情况发生，例如鸦片止痛药会导致成瘾.从分子水平上讲，成瘾是一种习得病.