Massa moltes neurones fer malbé la memòria

Too Many Neurons Spoil the Memory

Una nova investigació revela els mecanismes cel·lulars mitjançant el qual les xarxes neuronals de memòria que codifica emergeixen


Desenvolupat per Guardian.co.ukAquest article titulat “Massa neurones es fan malbé la memòria” va ser escrit per Mo Costandi, theguardian.com per al Divendres 12 de febrer de 2016 15.15 UTC

Digues on resideixen els pensaments, oblidat fins que els truquis successivament? Digues-me on habitar les alegries d'edat, i on els antics amors, I quan van a renovar de nou, i la nit del passat oblit, Que podria travessar temps i espais lluny remot, Confort i portar en un present aflicció i una nit de dolor? On véns tu, O pensament? En quina terra remota està el seu vol? Si tu returnest al moment present de l'aflicció, Vols portar confort a les teves ales, i rosades i mel i bàlsam, O verí de les terres salvatges del desert, dels ulls de l'envejós?

En el seu poema èpic, Visions de les Filles de Albió, William Blake es pregunta sobre la naturalesa de la memòria, la seva capacitat de transportar-nos mentalment als temps i llocs llunyans, i les emocions fortes, tant positius com negatius, que els nostres records poden evocar. El poema conté preguntes que segueixen sent molt pertinent avui, com el que passa amb els nostres records perduts fa molt temps, i com recuperar-los?

Més de dos segles després, els mecanismes d'emmagatzematge de la memòria són els fenòmens més intensament estudiades en les ciències del cervell. En general es creia que la formació de la memòria implica l'enfortiment de les connexions entre les xarxes de neurones escassament distribuïdes en una estructura cerebral anomenada hipocamp, i que la recuperació subsegüent implica la reactivació dels mateixos conjunts neuronals. I no obstant això,, neurocientífics segueixen lluitant per respondre a les preguntes de Blake definitivament.

Ara, un equip d'investigadors de la Universitat de Ginebra han fet un altre avenç important en la nostra comprensió dels mecanismes neurals subjacents formació de la memòria. L'ús d'un mètode de l'estat de la tècnica anomenada optogenètica, que mostren com sorgeixen els conjunts neuronals que codifiquen records, revelant que els conjunts que conté massa neurones - o massa pocs - menyscabi recuperació de la memòria.

optogenètica és una tècnica extremadament poderosa que implica la introducció de proteïnes d'algues trucades channelrhodopsins (CHRS) en neurones. Això fa que les cèl·lules sensibles a la llum, de tal manera que els grups específics d'ells es poden activar o desactivar, utilitzant polsos de llum làser lliurats al cervell a través de fibres òptiques, en una escala de temps de mil·lisegons.

En els últims anys, els investigadors han utilitzat la optogenètica per etiquetar les neurones de l'hipocamp que s'activen durant la formació de la memòria en el cervell de ratolí, i per manipular els conjunts marcats de diferents maneres. Per aquest camí, que poden reactivar els mateixos conjunts de induir la recuperació de la memòria; canviar els mals records o desactivar; convertir els records negatius en positius, o viceversa; i fins i tot implantar completament falsos records en el cervell dels ratolins.

La nova investigació, conduït per Pablo Méndez i el mort Dominique Muller, qui tràgicament va morir en un accident de vol sense motor a l'abril de l'any passat, es basa en aquest treball anterior. Es van crear ratolins manipulats genèticament que expressen CHR en les cèl·lules granulars en un costat del cervell, al regió dentada l'hipocamp. cèl·lules granulars són les neurones principals en aquesta regió de l'hipocamp, que es creu que són crítics per a les funcions de l'hipocamp com la memòria i la navegació espacial. Es van col·locar els animals en gàbies grans, permetent que alguns d'ells a explorar el seu nou entorn. Mentrestant, que optogenetically activen les cèl·lules granulars atzar en alguns dels ratolins, però no altres.

les cèl·lules granulars de l'hipocamp que expressen canalrodopsina (en vermell).
les cèl·lules granulars de l'hipocamp que expressen canalrodopsina (en vermell). imatge: Pau Mendez

Quan es van disseccionar i es van examinar els cervells dels animals 45 minuts més tard, Els investigadors van trobar que l'activitat evocada l'exploració espacial en els conjunts de neurones de l'hipocamp, tal com es determina pels nivells de cFos, 1 anomenat 'hora immediat' de gens que s'il·lumina ràpidament quan les neurones comencen a disparar. És important destacar, els ratolins els permet explorar les seves gàbies tenien un major nombre de cFos-expressant cèl·lules granulars que els que queden en les seves gàbies durant la durada de l'experiment, i els que van rebre estimulació optogenètica durant l'exploració tenien un nombre significativament major de cFosneurones positives a que els que no ho van fer.

Això va demostrar que l'exploració espacial evoca l'activitat en els conjunts de cèl·lules granulars dentades, i que l'alteració a l'atzar l'activitat d'aquestes xarxes amb estimulació optogenètica augmenta la grandària dels conjunts, o el nombre de cèl·lules dins d'elles.

Però no la manipulació de la mida dels conjunts té cap efecte en el comportament? Trobar, Méndez i els seus col·legues van col·locar els ratolins que expressen CHR en el seu hipocamp en una altra gàbia, i els va donar diverses descàrregues elèctriques lleus. Amb la repetició d'aquest tractament, els ratolins aprenen ràpidament a témer la gàbia, i ràpidament es congela quan es tornen a ella, fins i tot quan no es donen més descàrregues.

Aquesta vegada, els investigadors optogenetically van estimular cèl·lules granulars atzar en alguns dels ratolins, però no altres, durant l'entrenament, per tal d'augmentar la mida del conjunt neuronal que codifica la memòria temorosa. Aquests ratolins van mostrar un comportament menys de congelació, quan va tornar a la mateixa gàbia que altres que no van rebre estimulació. No obstant això, l'estimulació també va crear records de la por artificials, de tal manera que els animals es van congelar en altres situacions, massa.

La inhibició de les cèl·lules granulars atzar tenia el mateix efecte, el que suggereix que simplement alterant el nombre de neurones en el conjunt interferir amb la capacitat dels animals per recuperar les memòries de por. Aquests resultats són consistents amb els d'un estudi anterior, que també va mostrar que la inhibició o estimulació de l'activitat de cèl·lules granulars perjudica aprenentatge contextual.

Per entendre per què això podria ser, els investigadors van dur a terme una altra sèrie d'experiments, utilitzant microelèctrodes per registrar l'activitat de les neurones en llesques de teixit de l'hipocamp. Aquests experiments van mostrar que l'estimulació optogenètica de cèl·lules granulars produeix una resposta robusta en interneurones veïns, que alliberen el neurotransmissor inhibidor GABA.

així, el tret de les cèl·lules granulars condueix interneurones inhibitòries, el qual esmorteir les cèl·lules granulars adjacents i evitar que entrin en el conjunt. Per aquest camí, interneurones semblen estabilitzar memòries acabats de formar mitjançant la regulació del nombre i distribució de les cèl·lules granulars que participen en la memòria de codificació. L'activació o silenciament de cèl·lules granulars atzar altera aquest procés i altera el nombre de cèl·lules granulars, que pot fer que els nous records inestable.

"En aquest estudi, es va utilitzar una forma simple de la memòria, la memòria d'un context espacial, però el repte està estudiant com es memoritzen les experiències més complexes, i com el cervell s'ocupa de la conservació de múltiples experiències,"Diu Méndez. "La comprensió d'aquestes qüestions ens podria ajudar a comprendre els límits de la capacitat d'emmagatzematge del cervell."

Referència

Stefanelli, T., et al. (2016). La somatostatina hipocamp Control de interneurones la mida de la memòria neuronals Conjunts. neurona, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [abstracte]

guardian.co.uk © Guardian News & Mitjana Ltd 2010