由特拉維夫大學醫(yī)學與健康科學學院神經(jīng)回路和嗅覺實驗室的 Moshe Parnas 教授和博士生 Eyal Rozenfeld 領(lǐng)導、發(fā)表在《Science Advances》期刊上的一項研究發(fā)現(xiàn)，大腦無法同時通過經(jīng)典條件反射和操作性條件反射進行學習。實際上，大腦會主動阻止這兩種記憶的同時形成。通過這種機制，大腦能夠有效地執(zhí)行哪種行為的沖突問題。
這項新研究可能會重塑我們對人類學習和記憶形成方式的理解，尤其是在經(jīng)典條件反射和操作性條件反射方面。研究團隊發(fā)現(xiàn)，這兩種學習系統(tǒng)在大腦中存在激烈的競爭，并且在任何時刻只有一個系統(tǒng)能夠占據(jù)主導地位。這意味著如果我們試圖同時學習針對同一情境的兩種相互沖突的行為，最終會導致混亂，從而使得在再次遇到該情境時難以執(zhí)行任何一種行為。在研究中，研究人員在果蠅身上演示了這一現(xiàn)象。當果蠅被訓練將某種氣味與隨機施加的電擊聯(lián)系起來（經(jīng)典條件反射），同時也將自身的行為與氣味和電擊聯(lián)系起來（操作性條件反射）時，果蠅表現(xiàn)出困惑，無法對此做出清晰的反應(yīng)。
人類的學習方式多種多樣。一個眾所周知的例子是Ivan Pavlov的經(jīng)典實驗，狗學會將鈴聲與食物關(guān)聯(lián)。這種學習形式稱為經(jīng)典條件反射，涉及兩種刺激之間的被動聯(lián)結(jié)。另一方面，人類也可以通過自身的行為進行學習：如果一種特定行為產(chǎn)生積極結(jié)果，我們就會學習重復它；如果產(chǎn)生負面效果，我們則會學習避免。這種學習方式稱為操作性條件反射，涉及主動的行為。
圖片信息：（從左到右）博士生Eyal Rozenfeld和Moshe Parnas教授
多年來，科學家們一直認為這兩種記憶在大腦中相輔相成。但如果它們指向相互沖突的行為，該如何處理呢？例如，老鼠可以通過兩種條件反射方法被訓練以對某種氣味產(chǎn)生恐懼，但它們的反應(yīng)會因所用方法而有所不同。在經(jīng)典條件反射下，老鼠會靜止；而在操作性條件反射下，它們會逃跑。那么，如果這兩種記憶同時存在，會發(fā)生什么呢？老鼠會靜止、逃跑，還是漠不關(guān)心？
在特拉維夫大學進行的一項獨特研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦無法同時采用經(jīng)典和操作性條件反射進行學習。大腦主動抑制這兩種記憶的同時形成，以便決定執(zhí)行哪種行為。在實驗中，研究人員教會果蠅將某種氣味與電擊聯(lián)系在一起。當果蠅通過經(jīng)典條件反射學習時，它們在聞到條件氣味時會靜止不動；而通過操作性條件反射時，它們則會逃離這種氣味。結(jié)果表明，果蠅無法同時學習這兩種內(nèi)容，嘗試同時教授這兩種學習方式最終導致都沒有學會。此外，研究者還確定了大腦如何優(yōu)先選擇某種學習類型的機制。
Parnas 教授解釋說：“我們的研究徹底改變了我們對大腦學習方式的理解?？梢园汛竽X視作在進行一場‘心理拔河’：如果你專注于通過行為學習，大腦會阻止自動聯(lián)結(jié)的形成。這有助于避免混淆，但也意味著你不能同時學習兩件事。”
Parnas 教授補充說：“果蠅的大腦結(jié)構(gòu)簡單，便于研究，但它們的大腦與哺乳動物，甚至我們自己的大腦，驚人地相似。借助強大的基因工具，研究人員深入理解了不同學習系統(tǒng)如何在大腦中爭奪空間。他們發(fā)現(xiàn)大腦的‘導航中心’會介入，以確保在任何時刻只有一種記憶處于活動狀態(tài)，從而避免兩個系統(tǒng)間的沖突。這一發(fā)現(xiàn)有助于理解為何多任務(wù)處理有時會導致遺忘重要細節(jié)。”
Rozenfeld總結(jié)道：“這一發(fā)現(xiàn)不僅重塑了我們對人類學習的理解，還可能為學習障礙的干預(yù)開發(fā)新的策略。通過更好地理解具有注意力缺陷和其他相關(guān)情況的個體如何形成記憶，我們或許能夠創(chuàng)造出新的方法。令人著迷的是，我們的大腦在選擇不同的學習系統(tǒng)以避免混淆時，這一切都是在我們不自覺的情況下進行的。”
雜志：Science Advances
DOI：10.1126/sciadv.adq3016
號二維碼.jpg)
