Příliš mnoho Neurony zkazit paměť

Too Many Neurons Spoil the Memory

Nový výzkum ukazuje, buněčné mechanismy, pomocí kterých neuronové sítě paměťových kódujících vynoří


Běží na guardian.co.ukTento článek s názvem “Příliš mnoho neurony zkazit paměť” napsal po Costandi, Pro theguardian.com v pátek 12. února 2016 15.15 UTC

Řekni mi, kde bydlí myšlenky, zapomenuta, dokud jsi jim říkají dopředu? Řekni mi, kde bydlí radosti starý, a kde staří lásky, A když se budou obnovovat znovu, a noční zapomnění minulosti, Že bych mohl přejít časy a mezery daleko vzdálená, a přivést Comforts do současné smutku a noční bolesti? Kde jdeš, O myšlenka? Do jaké vzdálená země je tvá letová? Budeš-li returnest do přítomného okamžiku postižení, Skoro-liž přináší pohodlí po křídlech tvých, a rosa a med a balzám, Nebo jed z pouště divočiny, Z očí envier?

Ve svém eposu, Představy dcer Albion, William Blake klade otázku o povaze paměti, jeho schopnost psychicky přepravovat nám do vzdálených časů a míst, a silné emoce, kladné i záporné, že naše vzpomínky mohou vyvolat. Báseň obsahuje otázky, které zůstávají vysoce relevantní dnes, jako je například co se stane s našimi dávno ztracených vzpomínek, a jak jsme je získat?

Více než dvě století později, mechanismy pamětí a vyhledávání jsou nejintenzivněji studovány jevy v mozku vědách. To je široce věřil, že tvorba paměť zahrnuje posílení spojení mezi řídce distribuované sítě neuronů ve struktuře mozku zvané hipokampus, a že následné vyhledávání zahrnuje reaktivaci stejných neuronových souborů. A přesto, neurologové stále snaží odpovědět na otázky Blake je rozhodně.

Nyní, tým vědců na univerzitě v Ženevě učinili další významný pokrok v našem chápání nervových mechanismů podkladových tvorbu paměti. Použitím metody state-of-the-art s názvem optogenetics, ukazují, jak neuronální soubory, které kódují vzpomínky objevit, ukázat, že soubory obsahují příliš mnoho neuronů - nebo naopak příliš málo - narušit získávání paměti.

optogenetics je extrémně silný technika, která spočívá v zavádění řasové bílkoviny zvané channelrhodopsins (ChRs) do neuronů. To činí buňky citlivé na světlo, taková, že specifické skupiny nich lze zapnout nebo vypnout, používající pulsy laserového světla dodává do mozku pomocí optických vláken, v časovém rozmezí milisekund.

V posledních letech, Vědci použili optogenetics ke značení hipokampální neurony, že bude aktivní během vytváření paměti u myší mozku, a manipulovat označené soubory různými způsoby. Takto, mohou aktivovat stejné soubory na vyvolat načítání paměti; přepnout strašlivé vzpomínky zapnout nebo vypnout; přeměnit negativní vzpomínky na kladné, nebo naopak; a dokonce implantovat zcela falešné vzpomínky do mozku myší.

Nový výzkum, vedená Pablo Mendez a pozdní Dominique Muller, který tragicky zemřel při nehodě klouzavým V dubnu loňského roku, navazuje na této dřívější práci. Vytvořili geneticky upravené myši exprimující CHR v granulárních buňkách na jedné straně mozku, v zubaté region hippocampus. Zrníčka buňky jsou hlavní neurony v této oblasti hipokampu, které jsou považovány za důležité pro hippocampu funkcí, jako paměti a prostorové navigace. Jsou umístěny zvířat do velkých klecí, dovolovat některé z nich prozkoumat jejich nové prostředí. Mezitím, že optogenetically aktivované náhodné granulí buněk v některých myší, ale ne jiní.

Hippokampu zrníčka buňky exprimující Channelrhodopsin (v červené barvě).
Hippokampu zrníčka buňky exprimující Channelrhodopsin (v červené barvě). Obraz: Pablo Mendez

Když se pitval a zkoumal mozky zvířat 45 minut později, Vědci zjistili prostorové průzkum vyvolávala činnost v souborech hippokampu neuronů, jak je určeno úrovněmi cFos, takzvaný "časný" gen, který se zapne rychle, když neurony začnou oheň. Důležité, Myši povoleno prozkoumat jejich klece měly vyšší počty cFos-exprimující buňky, granulí, než jsou ponechány v jejich domovských klecích po dobu trvání experimentu, a ty, které obdrželi optogenetic stimulaci během průzkumu měli významně vyšší počty cFos-pozitivních neurony než ty, které ne.

Ukázalo se, že prostorová průzkum vyvolává aktivitu v souborech dentatus zrníčka buněk, a že náhodně mění aktivita těchto sítí s optogenetic stimulací zvyšuje velikost souborů, nebo počet buněk v nich.

Ale manipulace velikost souborů mít žádný vliv na chování? Zjistit, Mendez a jeho kolegové umístěny myši exprimující CHR ve svém hippocampi do jiné klece, a dal jim několik mírné elektrické šoky. S opakováním tohoto ošetření, myši se rychle učí se báti klec, a rychle zmrazit, když se vrátil do něj, i když nejsou uvedeny více rázů.

Tentokrát, výzkumníci optogenetically stimulovaných náhodné granulí buněk v některých myší, ale ne jiní, Během tréninku, aby se zvýšila velikost souboru neuronů, která kóduje bázlivé paměti. Tyto myši vykazovaly menší chování tuhnutí, když se vrátil do stejné klece než ostatní, kteří dostávali bez stimulace. Ale stimulace také vytvořil umělé strach vzpomínky, tak, aby se zvířata zamrzla v jiných situacích, také.

Inhibice náhodných granulárních buněk mělo stejný účinek, což naznačuje, že pouze změnou počtu neuronů v souboru střetával se schopností zvířat připomenout strašlivé vzpomínky. Tato zjištění jsou v souladu s ustanoveními dřívější studie, který také ukázal, že inhibuje nebo stimuluje aktivitu granulí buněk narušuje kontextuální učení.

Abychom pochopili, proč by to mohlo být, Vědci provedeny další sérii experimentů, pomocí mikroelektrod zaznamenat aktivitu neuronů v hipokampální řezy tkáně. Tyto experimenty ukázaly, že optogenetic stimulace buňkám zrníčka vytváří silnou odezvu v sousedním interneuronů, které uvolňují inhibiční neurotransmiter GABA.

Tedy, palba zrníčka buněk vede inhibitory interneurons, které tlumí sousední granulí buňky a zabránit jim ve vstupu do soubor. Takto, interneurony Zdá se, že stabilizovat nově vytvořené vzpomínky tím, že reguluje počet a rozmístění zrníčka buněk zapojených do kódování vzpomínek. Aktivace nebo umlčování náhodné buňkám zrníčka narušuje tento proces a dojde ke změně počtu buňek zrníčka, což může vyvolat nové vzpomínky nestabilní.

"V této studii, jsme použili jednoduchou formu paměti, vzpomínka na prostorovém kontextu, ale výzva je studovat, jak jsou složitější zkušenosti nazpaměť, a jak se zabývá skladováním více zkušeností mozek,"Říká Mendez. "Pochopení těchto otázek nám může pomoci pochopit meze skladovací kapacity mozku."

Reference

Stefanelli, T., a kol. (2016). Hippocampu Somatostatin interneurons kontrolovat velikost paměti nervových komplety. Neuron, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Abstraktní]

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