跳动城乡网黑顶山雀具有非凡的记忆力，可以记住数千份食物的位置，以帮助它们度过冬天。现在，哥伦比亚祖克曼研究所的科学家们发现了山雀如何能够记住如此多的细节：它们利用类似于条形码的脑细胞活动来记住每个食物的位置。这些新发现可能有助于揭示大脑如何为构成我们生活的事件创建记忆。
“我们通过对物体、地点和人的记忆来看待世界，”哥伦比亚大学祖克曼研究所首席研究员、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院神经科学助理教授德米特里·阿罗诺夫博士说。
“记忆完全定义了我们看待世界和与世界互动的方式。有了这只鸟，我们就有了一种以极其简单的方式理解记忆的方法，在理解它们的记忆的同时，我们也会了解一些关于我们自己的事情。”
这种类似条形码的记忆格式首次在《细胞》杂志上发表，可能是动物大脑(包括人类)的常见策略。
“人类身上的许多发现与条形码机制完全一致，”该研究的共同第一作者、博士后研究员SelmaanChettih博士和EmilyMackevicius博士说道。
该研究的通讯作者阿罗诺夫博士说，山雀是“记忆天才”。它们是情景记忆的大师，即大脑回忆特定时刻的能力，例如将一些食物藏在树皮下或节孔中。这对它们来说是生攸关的问题，因为与大多数生活在寒冷地区的鸟类不同，山雀在冬天不会迁徙。这意味着它们的生存取决于记住在温暖的月份里将食物藏在哪里，有些动物每天会储存多达5,000份食物。
科学家们早就知道，这些鸟类依靠海马体(一种对包括人类在内的所有脊椎动物的记忆至关重要的大脑结构)来存储它们的缓存记忆。然而，没有人确定海马体中编码情景记忆(例如食物缓存事件)的特定神经活动。
“我们试图回答的问题是，&luo;记忆在物理上是什么?&ruo;”切蒂博士说。
山雀可能会帮助科学家解开这个谜团。为了探索山雀的惊人记忆，阿罗诺夫博士和他的团队受到山雀自然栖息地的启发，建造了室内竞技场。
阿罗诺夫博士说：“数十年来，科学家们一直对这些鸟类的记忆力感到惊叹，但一直以来，它们的大脑中到底是如何支持这些记忆的，一直是个谜。”“现在我们拥有神经记录和行为跟踪工具，可以提高我们对这些鸟类如何具有这些记忆能力的了解。”
在典型的实验中，当研究人员监测海马体的活动时，黑顶山雀本能地将葵花籽藏在竞技场的洞里。与此同时，六个摄像头还记录了这些鸟飞来飞去的过程，人工智能系统在它们储存和取回种子时自动跟踪它们。
科学家们出乎意料地发现，每当山雀藏匿一颗种子时，海马神经元都会以一种独特的模式放电。当鸟类取回特定的食物储备时，这些短暂的模式就会重新激活。
“这些都是非常引人注目的活动模式，但它们非常短暂——平均只有大约一秒长，”切蒂博士说。“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。”
他们说，当研究人员仔细考虑他们的数据时，神经条形码作为不同事件的独特标签的想法开始变得有意义。
这些条形码模式独立于海马神经元(称为位置细胞)的活动而存在，它编码位置记忆。每个条形码都保持独特，即使涉及隐藏在同一地点但不同时间的藏品，或快速连续制作的相邻藏品。
“许多海马研究都集中在位置细胞上，2014年诺贝尔奖因其发现而被授予，”阿罗诺夫博士说。
“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，当鸟类形成新记忆时，位置细胞实际上并没有发生变化。相反，在食物缓存过程中，存在额外的活动模式超出了用位置细胞观察到的那些。”
展望未来，研究人员希望了解山雀在从远程位置寻找缓存时是否会激活条形码。
“如果他们计划在实际执行之前检索缓存的项目，这就是我们可能期望的情况，”切蒂博士说。“我们想要识别鸟类正在思考某个位置但它尚未到达的那些时刻，并看看激活条形码是否会驱使鸟类前往缓存。”
研究人员还渴望知道他们在山雀身上发现的条形码策略是否在包括人类在内的其他动物中广泛使用。此类研究可能有助于揭示人类体验的核心部分。
“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，那么对特定事件的情景记忆就是核心，”切蒂博士说。“这就是我们想要了解的。”
