这些羽毛般的“记忆天才”如何记住它们把食物藏在哪里

大脑创造和储存记忆的能力相当神秘。记忆并不总是可信的，但它对生存至关重要。记住在寒冬储存食物的地方是许多动物的必需品，包括黑顶山雀。新研究表明，这些记忆力无可​​挑剔的鸟类使用的系统类似于你可能在杂货店见过的系统。它们似乎使用类似于条形码的脑细胞活动来记住每个食物的位置。这项研究发表在 3 月 29 日发表在《细胞》杂志上的一项研究中。

“我们通过对物体、地点和人的记忆来看待世界，”研究报告合著者、哥伦比亚大学神经学家 Dmitriy Aronov 在一份声明中表示。“记忆完全定义了我们看待和与世界互动的方式。通过这种鸟，我们能够以一种极其简化的方式理解记忆，通过理解它们的记忆，我们将了解一些关于我们自己的事情。”

“记忆天才”

科学家们早就知道，大脑的海马体对于存储情景记忆（如汽车停在哪里或食物存放在哪里）必不可少。但要理解这些记忆在大脑中是如何编码的则更加困难，因为很难知道动物在特定时间会记得什么。

为了解决这个问题，这项新研究着眼于黑顶山雀。阿诺夫称这些鸟为“记忆天才”和情景记忆大师。大多数山雀生活在较冷的地方，不像其他鸟类那样在冬季迁徙。它们的生存取决于记住它们在夏季和秋季藏食物的地方，有些鸟每天最多可以藏 5,000 次食物。

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“每个缓存都是一个明确、明显且易于观察的时刻，在此期间会形成新的记忆，”阿罗诺夫说。“通过关注这些特殊的时刻，我们能够识别出之前未曾注意到的与记忆相关的活动模式。”

海马“条形码”

在这项研究中，研究小组在实验室中建造了室内竞技场，其灵感来自鸟类的自然栖息地。在实验过程中，一只黑顶山雀本能地将葵花籽藏在竞技场的洞里，而研究小组则使用植入式记录系统监测这只鸟海马体的活动。该装置允许研究小组在鸟类自由活动时监测大脑，并在记录期间将其移除。同时，六台摄像机记录了山雀飞行时的状况，一个人工智能系统自动跟踪它们藏匿和取回种子的过程。

“这些活动模式非常引人注目，但它们非常短暂——平均仅持续约一秒钟，”研究合著者兼博士后研究员 Selmaan Chettih 在一份声明中表示。“如果你不知道它们发生的确切时间和原因，就很容易错过它们。”

他们发现，每次山雀将食物存放在某个特定位置时，海马神经元都会以独特的模式放电。每段记忆都被标记在海马体中的一个独特图案上，当山雀取回储存的食物时，这些图案就会亮起。研究小组将这些图案称为条形码，因为它们是个人记忆的非常具体的标签。

“例如，即使两个不同缓存彼此相邻，它们的条形码也是不相关的，”阿罗诺夫说。

这些条形码状图案也独立于海马神经元（称为位置细胞）的其他活动而发生。这些细胞编码大脑中位置的记忆。这些伪条形码中的每一个都保持独特，即使是藏在同一地点但不同时间的藏匿处，或快速连续藏匿的邻近藏匿处也是如此。

“许多海马体研究都集中在位置细胞上，2014 年诺贝尔奖就是因这一发现而颁发的，”阿罗诺夫说。“因此，该领域的假设是情景记忆一定与位置细胞的变化有关。我们发现，当鸟类形成新的记忆时，位置细胞实际上并没有变化。相反，在食物储存过程中，除了位置细胞的活动模式外，还存在其他活动模式。”

这对人类意味着什么

研究小组表示，大脑是否以及如何利用这些模式来驱动行为仍是一个问题。目前尚不清楚山雀是否会激活“条形码”并利用这些记忆来决定下一步去哪里。

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在未来的研究中，研究小组希望观察鸟类在更偏远的地方或更复杂的环境中寻找藏匿处时是否会激活这些条形码式的图案。他们还计划记录鸟类在选择要访问哪个藏匿处时的大脑活动。

研究小组还迫切想知道这种条形码策略是否在其他动物（包括我们自己）中广泛使用，因为记忆是人类经验的重要组成部分。

“如果你思考人们如何定义自己，他们认为自己是谁，他们的自我意识，那么特定事件的情景记忆就是其中的核心，”切蒂说。“这就是我们试图理解的。”