كثيرة جدا الخلايا العصبية تفسد الذاكرة

Too Many Neurons Spoil the Memory

كشفت دراسة حديثة أجراها الآليات الخلوية التي تظهر الشبكات العصبية ترميز الذاكرة


مدعوم من Guardian.co.ukهذه المقالة بعنوان “عدد كبير جدا من الخلايا العصبية تفسد الذاكرة” كتبه مو قسطندي, لtheguardian.com يوم الجمعة 12 فبراير 2016 15.15 التوقيت العالمي

قل لي أين تسكن الأفكار, نسيت حتى أنت تسميها عليها? قل لي أين يسكن أفراح القديمة, وحيث يحب القديمة, وعندما فإنها تجدد مرة أخرى, وليلة النسيان الماضي, أنني قد تجتاز مرات وبمسافات بعيدة عن بعد, وتقديم وسائل الراحة في الحزن الحالي وليلة من الألم? أين أنت ذاهب, يا الفكر? ما هي الأرض عن بعد رحلة الخطوط الجوية التركية? اذا انت returnest إلى اللحظة الراهنة فتنة, أتريد جلب وسائل الراحة على أجنحة خاصتك, والندى والعسل وبلسم, أو السم من براري الصحراء, من عيون الحاسدين?

في قصيدته الملحمية, رؤى بنات البيون, وليام بليك يتساءل عن طبيعة الذاكرة, قدرتها على نقل لنا عقليا إلى العصور البعيدة والأماكن, والعواطف الجياشة, سواء كانت إيجابية أو سلبية, أن ذكريات لدينا يمكن أن تثير. تحتوي القصيدة الأسئلة التي تبقى مهمة للغاية اليوم, مثل ما يحدث لدينا ذكريات المفقود منذ زمن طويل, وكيف يمكننا استرجاعها?

وبعد مرور أكثر من قرنين من الزمان, آليات تخزين الذاكرة واسترجاعها هي أكثر الظواهر دراستها بشكل مكثف في العلوم الدماغ. ويعتقد على نطاق واسع أن تشكيل الذاكرة ينطوي على تعزيز الروابط بين الشبكات الموزعة قليلة من الخلايا العصبية في بنية الدماغ يسمى الحصين, واسترجاعها فيما بعد ينطوي على تنشيط نفس الفرق العصبية. وبعد, علماء الأعصاب ما زالت تكافح للإجابة على الأسئلة بليك بالتأكيد.

الآن, وقد قام فريق من الباحثين في جامعة جنيف تقدما هاما آخر في فهمنا للآليات العصبية الكامنة وراء تشكيل الذاكرة. باستخدام طريقة للدولة من بين الفن ويسمى علم البصريات الوراثي, أنها تظهر كيف أن الفرق العصبية التي تكود ذكريات تظهر, كاشفا أن الفرق التي تحتوي على عدد كبير جدا من الخلايا العصبية - أو قليل جدا - يضعف استرجاع الذاكرة.

علم البصريات الوراثي هي تقنية قوية للغاية التي تنطوي على إدخال البروتينات الطحالب تسمى channelrhodopsins (س.) في الخلايا العصبية. وهذا يجعل الخلايا الحساسة للضوء, مثل أن مجموعات معينة منهم يمكن أن تحول أو إيقاف تشغيله, باستخدام نبضات من ضوء الليزر سلمت إلى الدماغ عن طريق الألياف البصرية, في فترة زمنية من ميلي ثانية.

فى السنوات الاخيرة, وقد استخدم الباحثون علم البصريات الوراثي لتسمية الخلايا العصبية الحصين أن تصبح نشطة خلال تشكيل الذاكرة في مخ الفأر, ولمعالجة الفرق المسمى بطرق مختلفة. بهذه الطريقة, أنها يمكن أن تنشيط نفس الفرق ل حمل استرجاع الذاكرة; التبديل ذكريات مخيفة أو إيقاف تشغيله; تحويل الذكريات السلبية إلى إيجابية, أو العكس; وحتى زرع ذكريات كاذبة كليا في أدمغة الفئران.

البحث الجديد, بقيادة بابلو منديز والراحل دومينيك مولر, الذين مأساوي توفي في حادث مزلق في أبريل من العام الماضي, يبني على هذا العمل في وقت سابق. وأوجدوا فئرانا معدلة وراثيا معربا عن مركز حقوق الانسان في الخلايا الحبيبية على جانب واحد من الدماغ, في المنطقة المسنن من الحصين. الخلايا الحبيبية هي الخلايا العصبية المبدأ في هذه المنطقة من الحصين, والتي يعتقد أن تكون حاسمة لوظائف قرن آمون مثل الذاكرة والملاحة الفضائية. وضعوا الحيوانات في أقفاص كبيرة, السماح لبعض منها لاستكشاف بيئتهم الجديدة. في غضون, انهم تنشيط optogenetically الخلايا الحبيبية عشوائية في بعض الفئران, ولكن ليس غيرها.

الخلايا الحبيبية الحصين معربا عن Channelrhodopsin (بالأحمر).
الخلايا الحبيبية الحصين معربا عن Channelrhodopsin (بالأحمر). صورة: بابلو منديز

عندما تشريح وفحص مخ الحيوانات 45 بعد دقائق, وجد الباحثون المكاني التنقيب عن النشاط أثار في مجموعات من الخلايا العصبية قرن آمون, على النحو الذي تحدده مستويات الرؤساء الماليين, ما يسمى "فوري مبكر" الجينات التي تحولت على بسرعة عندما تبدأ الخلايا العصبية لاطلاق النار. الأهم, كانت الفئران يسمح لاستكشاف أقفاصها أرقام أعلى من الرؤساء الماليين-معربا عن الخلايا الحبيبية من أولئك الذين تركوا في أقفاص وطنهم لمدة التجربة, وتلك التي تلقى التحفيز علم البصريات الوراثي أثناء التنقيب كان أرقام أعلى بكثير من الرؤساء الماليينالخلايا العصبية -positive من تلك التي لم.

أظهر هذا أن التنقيب المكاني يثير النشاط في مجموعات من الخلايا الحبيبية المسنن, وأن تغيير عشوائيا نشاط هذه الشبكات مع التحفيز علم البصريات الوراثي يزيد من حجم الفرق, أو عدد الخلايا داخلها.

ولكن هل التلاعب في حجم الفرق يكون لها أي تأثير على السلوك? لمعرفة, وضع منديز وزملاؤه الفئران معربا عن مركز حقوق الانسان في الحصين بهم في قفص آخر, وقدم لهم عدة صدمات كهربائية خفيفة. مع تكرار هذا العلاج, الفئران تتعلم بسرعة للخوف من القفص, وتجمد بسرعة عندما عادت الى انه, حتى عندما لا تقدم لهم المزيد من الصدمات.

هذا الوقت, الباحثون حفز optogenetically الخلايا الحبيبية عشوائية في بعض الفئران, ولكن ليس غيرها, أثناء التدريب, من أجل زيادة حجم الفرقة العصبية التي تكود الذاكرة المخيفة. هذه الفئران أظهرت أقل السلوك تجميد عندما عاد إلى نفس القفص من الآخرين الذين لم يتلقوا أي التحفيز. ولكن التحفيز أيضا خلق ذكريات الخوف الاصطناعية, مثل أن الحيوانات جمدت حتى في حالات أخرى, أيضا.

كان تثبيط الخلايا الحبيبية عشوائية على نفس التأثير, مما يدل على أن مجرد تغيير عدد من الخلايا العصبية في الفرقة تدخلت في قدرة الحيوانات على تذكر الذكريات المخيفة. وتتفق هذه النتائج مع تلك من دراسة سابقة, التي أظهرت أيضا أن تثبيط أو تحفيز نشاط الخلايا الحبيبية يعوق التعلم السياقي.

أن نفهم لماذا هذا قد يكون, أجرى الباحثون سلسلة أخرى من التجارب, باستخدام الميكروية لتسجيل نشاط الخلايا العصبية في شرائح من الأنسجة قرن آمون. وأظهرت هذه التجارب أن التحفيز علم البصريات الوراثي في ​​الخلايا الحبيبية تنتج استجابة قوية في interneurons المجاورة, الذي حرر GABA الناقل العصبي المثبط.

وهكذا, إطلاق الخلايا الحبيبية يؤدي interneurons المثبطة, الذي يثبط الخلايا الحبيبية المجاورة ومنعهم من دخول الفرقة. بهذه الطريقة, تظهر interneurons لتحقيق الاستقرار الذكريات التي تشكلت حديثا من خلال تنظيم عدد وتوزيع الخلايا الحبيبية تشارك في ذكريات الترميز. تفعيل أو إسكات الخلايا الحبيبية عشوائية يزعزع هذه العملية ويغير عدد الخلايا الحبيبية, الأمر الذي قد يجعل ذكريات جديدة غير مستقرة.

"في هذه الدراسة, استخدمنا نموذج بسيط من الذاكرة, ذكرى سياق مكاني, ولكن التحدي تدرس كيفية حفظها تجارب أكثر تعقيدا, وكيف يتعامل الدماغ مع تخزين الخبرات متعددة,"يقول منديز. "فهم هذه الأسئلة يمكن أن تساعدنا على فهم حدود قدرة تخزين في الدماغ."

إشارة

ستيفانيللي, ت., وآخرون. (2016). الحصين السوماتوستاتين Interneurons السيطرة على حجم الخلايا العصبية الذاكرة اطقم. الخلايا العصبية, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [ملخص]

guardian.co.uk © الجارديان أخبار & وسائل الإعلام المحدودة 2010