即使是传奇电影制片人奥森·威尔斯也无法想象这样的情节转折。

通过向老鼠展示威尔斯的电影“邪恶之触”，加州大学洛杉矶分校的Chinmay Purandare博士和Mayank Mehta教授发现了关于神经元如何形成记忆的令人惊讶和重要的新见解。这一发现指出了诊断阿尔茨海默氏症和其他学习和记忆障碍的新方法，同时也改善了人工智能。

向小鼠展示了1958年黑色电影经典“邪恶之触”的短片，因为科学家监测了它们的大脑活动。这是一个相当不起眼的黑白无声电影片段，展示了人类走来走去。教科书知识和传统智慧认为，小鼠不应该对这样的电影表现出兴趣，大脑中称为海马体的部分的神经元也不应该表现出兴趣，众所周知，海马体对学习和记忆至关重要。

当科学家观察小鼠大脑的这一部分时，他们发现它只是充当“大脑的GPS系统”(如2014年诺贝尔生理学或医学奖所述)，这与一般学习无关，例如对话。这是记忆诊断和抽象或人工智能机制研究的主要障碍。

然而，研究人员做出了一个重磅发现：为了响应这部电影，海马体中出现了令人惊讶但高度系统的活动爆发。科学家甚至可以利用这些仅来自一小部分海马神经元的神秘爆发来重建特定的电影片段。

剧情更加厚实。即使是大脑其他部位(初级视觉皮层或丘脑)的神经元，通常被认为编码垂直或水平线等简单特征，对电影特定场景的反应也比教科书上的刺激更强烈。事实上，他们研究的大脑的每个部分，从简单的视觉到GPS电路，都会对特定的电影场景做出强烈的反应。

Mehta说，这些发现代表了科学家如何研究小鼠回忆特定经历或事件的能力的“重大范式转变” - 或者所谓的情景记忆。梅塔说，这可以帮助科学家解决阿尔茨海默氏症等记忆疾病研究中缺失的组成部分。

“虽然有几十种药物治愈了小鼠的阿尔茨海默氏症，但没有一种在人类身上起作用，”Mehta说。“一个原因是情景学习和记忆的标准测试是小鼠的空间导航。然而，阿尔茨海默氏症患者在非空间记忆方面也有严重的缺陷 - 例如，他们目睹的对话或事件，这与GPS导航无关。

作者说，仅使用空间记忆测试将阿尔茨海默氏症和其他记忆药物集中在小鼠身上并不能解决治疗是否提高了小鼠记忆构成情景记忆的大多数事件或经历的能力。

“为小鼠创造这样的事件是一项重大挑战，这些事件将密切模仿人类熟悉的事件。因此，我们转向电影，“该研究的主要作者Purandare博士说。“根据所有教科书的说法，人类电影不应该在小鼠海马体中产生任何可解释的模式。

然而，在 2021 年和 2022 年发表在《自然》杂志上的研究中，这些加州大学洛杉矶分校的研究人员发现，当小鼠探索虚拟现实时，小鼠海马体中的神经元会对简单的视觉刺激做出反应，这诱导了强大的神经可塑性。因此，他们推测可以通过向小鼠展示电影和监测海马体的活动来测试小鼠的情景记忆。

在这项新研究中，啮齿动物海马体中近一半的神经元编码了电影中特定的小片段，这意味着对屏幕上事件的显着反应。Mehta说，无声的黑白剪辑的单调性使调查结果更加引人注目。事实上，如果老鼠愿意，它们也可以自由地忽略这部电影。

“如果海马体用这个平凡的电影剪辑点亮，没有任何记忆需求，那么我们可以有把握地得出结论，这不是由于其他事情，如对奖励或兴奋的期望，”梅塔说。“尽管缺乏这些情感成分，但我们还是被大规模的反应所震撼。

Mehta说，初步数据表明，通过为老鼠添加有趣的元素(如其他动物的图像，声音等)来使场景更加丰富，可以产生更强的海马反应，产生情感反应和充满活力的情景记忆。

“另一个重大惊喜是，视觉区域并不关心电影是按顺序播放，还是按混乱顺序播放。但是海马神经元做了一些非常不同的事情 - 它们对混乱的电影根本没有反应，“Mehta说。“这表明海马神经元正在从传入的视觉信息中提取情节信息，这些信息与情节无关。

Mehta说，这些发现对于改进人工智能也至关重要。“海马体处于深度神经网络的顶点，眼睛在前端，其次是丘脑，初级视觉皮质，最后进入海马体。但是，鉴于人们普遍认为小鼠海马体是“GPS系统”，实验可以研究视觉皮层或海马体，但不能同时研究两者。

“我们的研究结果开辟了同时研究所有这些大脑区域的可能性，并确定大脑如何从落在视网膜上的一系列图像中产生情节，”Purandare博士说。“使用人类电影对小鼠海马体进行选择性和情节性激活，为直接测试人类情景记忆障碍和使用小鼠神经元的疗法开辟了可能性，这是向前迈出的重要一步。