《科学》最新发现：熟能生巧？

　　生物通报道：都说熟能生巧，至少我们的父辈一再的告诉我们，通过不断的练习积累个人经验就能在某一方面出众。但是让神经生物学家困惑的是，数据表明单个突触，或神经元之间的联系虽然增多了，而重复刺激却会在减弱神经突触的作用。

近期来自卡耐基-梅隆大学（Carnegie Mellon University）神经认知中心（The Center for the Neural Basis of Cognition ，CNBC，生物通注），德国马克斯-普朗克医学研究所（Max Planck Institute for Medical Research）的研究人员发现了一种新机制，解释了这一似是而非的问题。这一研究成果公布在昨天出版（2008年1月4日）的《Science》杂志上。

领导这一研究的是卡耐基-梅隆大学的Alison Barth博士。

这一机制进一步解释了在应答新体验的时候大脑神经突触如何加强的，之前卡耐基-梅隆大学的研究人员发现在突触可塑性（或改变）与学习记忆之间存在关联，但是有关通过不断的联系进行长时间学习的认知活动的机制，至今了解的很少。

现在研究人员发现N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA，生物通注）受体在启动突触可塑性方面的重要作用，NMDA受体在中枢神经系统信号传递以及神经系统的可塑性方面具有重要的作用，2005年科学家们在《Nature》杂志上报道了NMDA受体激动剂结合部位的晶体结构 (crystal structures) ，证明了四聚体（tetrameric）的NMDA受体是有异性双聚体（heterodimer）的NR1–NR2A构成。

Barth和她的同事发现NMDA受体在学习的最初阶段开始之后能进行一种吉柯与海德（Jekyll-and-Hyde，又称为化身博士，指一个人格分裂的博士，白天正直善良，晚上作恶多端，生物通注）式的转变。除了帮助突触变得更加强大之外，它们实际上也会消弱突触的作用，破坏进一步的学习认知。Barth认为，科学家们研究发现在最初的学习或练习经历之后，这种受体功能的改变，以及对于突触的影响也许意味着学习会停止，而且持续的刺激神经的过程也许会退化——然而实际经验并不是这样。

Barth表示，“我们直觉上认为，我们练习得越多，在这一方面我们就会作得更号，因此在NMDA受体转换帮助突触加强得这一功能之后，应该发生了其它事情。”

因此研究人员将目光转移到了大脑皮层（cortex）——一个大脑的区域，负责额外训练或体验能增加学习的一个较慢形式，Barth等人注意到这个大脑的区域利用了与短时程的，情景记忆（episodic memory，生物通注）的其它形式存在差异十分大的分子机制，情景记忆即指在海马组织种出现的记忆。

通过一系列的实验，研究人员发现阻断不同的受体，包括NMDA在内，能进行受体对于长时程神经刺激作用的分析研究，他们发现当神经加强开始时需要NMDA受体，第二神经递质受体——代谢型谷氨酸受体（metabotropic glutamate (mGlu) receptor，生物通注）开始起作用，这发生在细胞学习第一阶段之后。在可塑性启动之后利用一个NMDA阻断剂阻断NMDA受体，会导致增强突触加固，而阻断mGlu受体则会引起这种加固停止。

“这一学习和记忆的神经机制之前了解的很少，我们建立了NMDA受体和mGlu受体之间的关联将有利于更好的理解我们是如何进行学习的，并且也许能帮助我们了解学习或者记忆丢失的疾病，比如阿兹海默症状。”
（生物通：张迪）

原文摘要：
Science 4 January 2008:
Vol. 319. no. 5859, pp. 101 - 104
DOI: 10.1126/science.1143808
Ongoing in Vivo Experience Triggers Synaptic Metaplasticity in the Neocortex
『Abstract』

附：
卡耐基-梅隆大学

卡耐基-梅隆大学（Carnegie Mellon University）坐落在宾夕法尼亚州的匹兹堡(Pittsburgh)，是一所颇具实力的美国私立大学。该校由工业家兼兹善家安德鲁·卡耐基于1900年创建，当时名为卡耐基技术学校，其教育目标是"为匹兹堡的工人阶级子女提供良好的职业培训"。1912年改名为卡耐基技术学院，开始向以研究为主的美国重点大学转变。

1967年与梅隆学院合并为卡耐基-梅隆大学。学校现有在校学生约7500人，教职工3000多人，共设有卡耐基技术学院、美术学院、人文社会学院、梅隆科学学院、工业管理研究生院，计算机科学学院和约翰·海兹公共政策与管理学院等七个学院。 卡耐基-梅隆大学设有一百多个本科专业，涉及领域很广，其中一半以上的专业可以授予硕士、博士学位。卡耐基-梅隆大学在艺术、化学工程、计算机科学、电气工程、统计学、机器人等学科在相应领域均居世界领先地位，其认知心理学、管理和公共政策、写作与修辞、应用历史学、哲学和生物学等学科也得达到美国大学一流水准。卡而基-梅隆大学是计算机教学的先驱，以其捐资人安德鲁·卡耐基和安德鲁·梅隆的名字命名的安德鲁计算机网是美国最先进的校园网之一。 大学在2007年的《美国新闻与世界报道》的全美大学排名中位居第21位。

名词解释：

大脑皮质，又称为大脑皮层，或简称为皮质或皮层，是大脑的一个解剖结构。包被大脑半球沟和回外层的灰质，是调节机体机能的最高部位。

哺乳动物出现了高度发达的大脑皮层，并随着神经系统的进化而进化。新发展起来的大脑皮层在调节机能上起着主要作用；而皮层下各级脑部及脊髓虽也有发展，但在机能上已从属于大脑皮层。高等动物一旦失去大脑皮层，就不能维持其正常的生命活动。人类的大脑皮层更产生了新的飞跃，有了抽象思维的能力，成为意识活动的物质基础。

人类大脑皮层的神经细胞约有140亿个，面积约2200平方厘米，主要含有锥体形细胞、梭形细胞和星形细胞（颗粒细胞）及神经纤维。按细胞与纤维排列情况可分为多层，自皮层表面到髓质大致分为六层。皮层的神经元之间联系十分广泛和复杂，在皮层的不同部位，各层的厚薄、各种神经细胞的分布和纤维的疏密都有差异。根据皮层的不同特点和功能，可将皮层分为若干区。机体的各种功能在皮层具有定位关系，如运动区、感觉区等。但这仅是相对的，这些中枢也分散有类似的功能。如中央前回（四区）主要管理全身骨胳肌运动，称运动区，但中央前回也接受部分的感觉冲动。中央后回主管全身体躯感觉，但刺激该区也可产生少量运动。皮层除一些特定功能的中枢外，人类皮层大部分区域称联合区。临床实验证明，某一中枢的损伤，并不使人永久性完全丧失该中枢所管理的功能，经过适当的治疗和功能锻炼，常可由其他区域的代偿而使该功能得到一定程度的恢复。