突觸形成記憶的數學模型
記憶一般被認為儲存在神經元之間的突觸。突觸要形成新的記憶需要具有可塑性，同時維持舊有的記憶突觸又要有一定的強度。記憶具有可塑性及可維持性這兩種相反的功能，這也是建立記憶的理論模型所面臨的難題。哥倫比亞大學(Columbia University)的腦科學研究中心近日提出一個新的數學摸型描述突觸形成記憶的機制，可以解釋大腦如何型成新的記憶而不會抹去舊有的記憶。
神經元間的訊號經由突觸傳遞，記憶的形成源自突觸的增強或減弱。科學家開發出的新記憶模型提出突觸強度的變化是經由多個生化反應調控，而表現出突觸可塑性的高度複雜程度。這個模型將受到不同化學反應調節的突觸形容成多個以水管連接的杯子中流動的液體，水管粗細及水杯間的液面差決定液體的流速，最終液面達到平衡的過程中液面的變化可以表達突觸強度的變化。與過去的理論模型相較新的記憶模型有更好的穩定性，模擬的結果表明記憶的生命期與突觸數量幾乎呈線性關係。生化反應造成的突觸的複雜性可以解釋記憶為何可以在數分鐘乃至數十年的時間在大腦裡維持，同時幫助我們理解在心理學上記憶的各種特性。
原始論文：
Marcus K Benna & Stefano Fusi: Computational principles of synaptic memory
consolidation. Nature Neuroscience(2016).
神經元間的訊號經由突觸傳遞，記憶的形成源自突觸的增強或減弱。科學家開發出的新記憶模型提出突觸強度的變化是經由多個生化反應調控，而表現出突觸可塑性的高度複雜程度。這個模型將受到不同化學反應調節的突觸形容成多個以水管連接的杯子中流動的液體，水管粗細及水杯間的液面差決定液體的流速，最終液面達到平衡的過程中液面的變化可以表達突觸強度的變化。與過去的理論模型相較新的記憶模型有更好的穩定性，模擬的結果表明記憶的生命期與突觸數量幾乎呈線性關係。生化反應造成的突觸的複雜性可以解釋記憶為何可以在數分鐘乃至數十年的時間在大腦裡維持，同時幫助我們理解在心理學上記憶的各種特性。
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撰文者：高暐哲
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Marcus K Benna & Stefano Fusi: Computational principles of synaptic memory
consolidation. Nature Neuroscience(2016).
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