Te veel Neurone Bederf die geheue

Too Many Neurons Spoil the Memory

Nuwe navorsing toon die sellulêre meganismes waardeur-geheue enkodering neuronale netwerke na vore


Aangedryf deur Guardian.co.ukHierdie artikel getiteld “Te veel neurone buit die geheue” is geskryf deur Mo Costandi, vir theguardian.com op Vrydag 12 Februarie 2016 15.15 UTC

Sê vir my waar woon die gedagtes, vergeet totdat jy hulle uitroep? Sê vir my waar woon die vreugdes van die ou, en waar die ou liefdes, En wanneer hulle hernu weer, en die nag van vergetelheid verlede, Dat ek kan deurkruis tye en ruimtes ver afgeleë, en bring Comforts in 'n oomblik hartseer en 'n nag van pyn? Waar gaan u heen,, O gedagte? Tot watter afgeleë land is jou vlug? As jy returnest om die oomblik van nood, Het jy My troos bring op jou vlerke, en dews en heuning en balsem, Of gif uit die woestyn wildernis, die oë van die benijder?

In sy epiese gedig, Gesigte van die dogters van Albion, William Blake wonder oor die aard van die geheue, sy vermoë om ons geestelik te vervoer na afgeleë tye en plekke, en die kragtige emosies, beide positief en negatief, dat ons herinneringe kan ontlok. Die gedig bevat vrae wat hoogs relevant bly vandag, soos wat gebeur met ons lang-verlore herinneringe, en hoe kan ons haal hulle?

Meer as twee eeue later, die meganismes van die geheue stoor en herwinning is die mees intensief bestudeer verskynsels in die brein wetenskappe. Dit is wyd geglo dat die geheue vorming behels die versterking van bande tussen yl versprei netwerke van neurone in 'n brein struktuur genaamd die hippokampus, en dat latere herwinning behels aktiveer van dieselfde neuronale ensembles. En tog, neurowetenskaplikes steeds sukkel om vrae Blake se beslis beantwoord.

Nou, 'n Span navorsers van die Universiteit van Genève het nog 'n belangrike vooraf gemaak in ons begrip van die neurale meganismes onderliggend geheue vorming. Met behulp van 'n state-of-the-art metode genoem optogenetics, Hulle wys hoe die neuronale ensembles wat herinneringe enkodeer na vore, onthulling dat ensembles wat te veel neurone - of te min - benadeel geheue herwinning.

optogenetics is 'n uiters kragtige tegniek wat die bekendstelling van alge proteïene genaamd channelrhodopsins behels (ChRs) in neurone. Dit maak die selle sensitief is vir lig, sodanig dat gespesifiseerde groepe van hulle kan of afgeskakel, gebruik van pulse van laserlig oorgegee in die brein via optiese vesel, op 'n tydskaal van millisekondes.

In onlangse jare, navorsers het optogenetics gebruik om die hippocampus neurone wat aktief in die geheue vorming in die muis brein te etiketteer, en om die benoemde ensembles op verskeie maniere te manipuleer. In hierdie manier, hulle kan dieselfde ensembles te aktiveer veroorsaak geheue herwinning; skakel bang herinneringe aan of af; omskep negatiewe herinneringe in positiewe aspekte, of andersom; en selfs plant heeltemal vals herinneringe in die brein van muise.

Die nuwe navorsing, gelei deur Pablo Mendez en wyle Dominique Muller, wat tragies gesterf het in 'n vlieg ongeluk in April verlede jaar, bou voort op hierdie vroeëre werk. Hulle geskep geneties gemanipuleerde muise uitdrukking CHR in korrel selle aan die een kant van die brein, in die getande streek van die hippokampus. Korrel selle is die beginsel neurone in hierdie streek van die hippocampus, wat gedink van kritieke belang vir die hippocampus funksies soos geheue en ruimtelike navigasie te wees. Hulle plaas die diere in groot hokke, sodat sommige van hulle by hul nuwe omgewing te verken. Intussen, hulle optogenetically geaktiveer ewekansige korrel selle in 'n paar van die muise, maar nie ander.

Hippocampus korrel selle uitdrukking Channelrhodopsin (in rooi).
Hippocampus korrel selle uitdrukking Channelrhodopsin (in rooi). Image: Pablo Mendez

Toe hulle oopgesny en ondersoek brein die diere se 45 minute later, Die navorsers het bevind ruimtelike eksplorasie ontlok aktiwiteit in ensembles van die hippocampus neurone, soos bepaal deur die vlakke van CFO's, 'n sogenaamde "onmiddellike vroeë gene wat vinnig aangeskakel wanneer neurone begin om te brand. Wat belangrik is, muise toegelaat word om hul hokke verken het hoër getalle CFO's-uitdrukking korrel selle as dié gelaat in hul huis hokke vir die duur van die eksperiment, en diegene wat optogenetic stimulasie ontvang tydens die verkenning het aansienlik hoër getalle van CFO's-positiewe neurone as dié wat nie het.

Dit het getoon dat ruimtelike eksplorasie roep aktiwiteit in ensembles van dentate korrel selle, en wat lukraak verander die aktiwiteit van hierdie netwerke met optogenetic stimulasie verhoog die grootte van die ensembles, of die aantal selle binne hulle.

Maar manipuleer die grootte van die ensembles enige effek op gedrag? Om uit te vind, Mendez en sy kollegas geplaas muise uitdrukking CHR in hul hippocampi in 'n ander hok, en aan hulle 'n paar ligte elektriese skokke. Met herhaling van hierdie behandeling, die muise vinnig leer om die hok te vrees, en vinnig vries wanneer teruggekeer na dit, selfs wanneer hulle nie meer skokke gegee.

hierdie keer, the researchers optogenetically stimulated random granule cells in some of the mice, maar nie ander, during the training, in order to increase the size of the neuronal ensemble that encodes the fearful memory. These mice exhibited less freezing behaviour when returned to the same cage than others who received no stimulation. But the stimulation also created artificial fear memories, such that the animals froze up in other situations, te.

Inhibition of random granule cells had the same effect, suggesting that merely altering the number of neurons in the ensemble interfered with the animals’ ability to recall the fearful memories. These findings are consistent with those of an earlier study, which also showed that inhibiting or stimulating granule cell activity impairs contextual learning.

To understand why this might be, die navorsers uitgevoer nog 'n reeks van eksperimente, die gebruik van Micro Electr Odes om die aktiwiteit van neurone te teken in snye van die hippocampus weefsel. Hierdie eksperimente het getoon dat optogenetic stimulasie van korrel selle produseer 'n robuuste reaksie in die naburige interneurone, wat die vrylating van die inhiberende neurotransmitter GABA.

So, die afvuur van korrel selle lei inhiberende interneurone, wat demp aangrensende korrel selle en verhoed dat hulle uit te voer die ensemble. In hierdie manier, interneurone lyk nuutgestigte herinneringe te stabiliseer deur die regulering van die aantal en verspreiding van korrel selle betrokke in enkodering herinneringe. Aktiveer of stil ewekansige korrel selle ontstel hierdie proses en verander die aantal korrel selle, wat die nuwe herinneringe onstabiel kan maak.

"In hierdie studie, Ons gebruik 'n eenvoudige vorm van geheue, die geheue van 'n ruimtelike konteks, maar die uitdaging is die studie van hoe meer komplekse ervarings is gememoriseer, en hoe die brein te doen het met die stoor van verskeie ervarings,"Sê Mendez. "Verstaan ​​hierdie vrae kan ons help om die grense van stoorkapasiteit die brein se verstaan."

Verwysing

Stefanelli, T., et al. (2016). Hippocampus Somatostatien interneurone beheer die grootte van neuronale Memory Ensembles. neuron, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Abstract]

guardian.co.uk © Guardian News & Media Limited 2010