Troppi neuroni rovinare la memoria

Too Many Neurons Spoil the Memory

Una nuova ricerca rivela i meccanismi cellulari attraverso cui le reti neuronali memoria codifica emergono


Realizzato da Guardian.co.ukQuesto articolo intitolato “Troppi neuroni rovinare la memoria” è stato scritto da Mo Costandi, per theguardian.com il Venerdì 12 Febbraio 2016 15.15 UTC (tempo coordinato universale

Dimmi dove dimorano i pensieri, dimenticato finché tu li chiamano indietro? Dimmi dove abitare le gioie della vecchia, e dove gli antichi amori, E quando faranno rinnovare ancora una volta, e la notte del passato, nell'oblio, Che io possa attraversare i tempi e gli spazi di gran lunga distanza, e portare comfort in un presente dolore e una notte di dolore? Dove tu vuoi, O pensiero? Fino a che terra remota è il tuo volo? Se che torni, al momento presente di afflizione, Vuoi tu portare comfort sulle tue ali, e rugiade e miele e balsamo, O un veleno dalle terre selvagge del deserto, dagli occhi del envier?

Nel suo poema epico, Visioni di Figlie di Albione, William Blake si interroga sulla natura della memoria, la sua capacità di trasportarci mentalmente a tempi lontani e luoghi, e le potenti emozioni, sia positivi che negativi, che i nostri ricordi possono evocare. La poesia contiene domande che rimangono altamente pertinente oggi, come ad esempio quello che succede ai nostri ricordi a lungo perduti, e come possiamo recuperarli?

Più di due secoli dopo,, i meccanismi della memoria e il recupero sono i fenomeni più intensamente studiate nelle scienze del cervello. E 'opinione diffusa che la formazione della memoria comporta il rafforzamento delle connessioni tra le reti scarsamente distribuite di neuroni in una struttura del cervello chiamata ippocampo, e che il recupero successivo comporta riattivazione degli stessi gruppi neuronali. E ancora, neuroscienziati ancora fatica a rispondere alle domande di Blake sicuramente.

Ora, un team di ricercatori presso l'Università di Ginevra, hanno fatto un altro importante passo avanti nella nostra comprensione dei meccanismi neurali alla base la formazione della memoria. Utilizzando un metodo di state-of-the-art chiamato optogenetics, mostrano come i gruppi neuronali che codificano i ricordi emergono, rivelando che insiemi contenenti un numero eccessivo di neuroni - o troppo pochi - mettere in pericolo il recupero della memoria.

optogenetics è una tecnica estremamente potente che coinvolge introduzione proteine ​​algali chiamate channelrhodopsins (CHRS) in neuroni. Questo rende le cellule sensibili alla luce, in modo tale che i gruppi specifici di loro possono essere attivati ​​o disattivati, utilizzando impulsi di luce laser consegnati nel cervello tramite fibre ottiche, su una scala temporale di millisecondi.

In anni recenti, i ricercatori hanno usato per etichettare optogenetics neuroni dell'ippocampo che diventano attivi durante la formazione della memoria nel cervello di topo, e di manipolare le formazioni etichettati in vari modi. In questo modo, essi possono riattivare gli stessi gruppi a indurre recupero della memoria; attivare i ricordi paurosi o disattivare; convertire i ricordi negativi in ​​positivi, o vice versa; e persino impiantare completamente falsi ricordi nel cervello dei topi.

La nuova ricerca, guidato da Pablo Mendez e alla fine degli anni Dominique Muller, tragicamente morto in un incidente scivolando nel mese di aprile dello scorso anno, si basa su questo precedente lavoro. Hanno creato topi geneticamente ingegnerizzati esprimenti ChR in cellule granulari su un lato del cervello, nel regione dentate dell'ippocampo. cellule granulari sono i principali neuroni in questa regione dell'ippocampo, che si ritiene essere fondamentale per le funzioni dell'ippocampo come la memoria e la navigazione spaziale. Hanno messo gli animali in grandi gabbie, consentendo ad alcuni di loro di esplorare il loro nuovo ambiente. Nel frattempo, essi optogenetically attivati ​​cellule granulari casuali in alcuni dei topi, ma non altri.

cellule granulari dell'ippocampo che esprimono channelrhodopsin (in rosso).
cellule granulari dell'ippocampo che esprimono channelrhodopsin (in rosso). Immagine: Pablo Mendez

Quando hanno sezionato ed esaminato il cervello degli animali ' 45 minuti più tardi, i ricercatori hanno trovato spaziale esplorazione attività evocata in insiemi di neuroni dell'ippocampo, come determinato dal livello di cFos, un cosiddetto 'precoce immediata' gene che è acceso rapidamente quando i neuroni cominciano a sparare. È importante sottolineare che, i topi hanno permesso di esplorare le loro gabbie hanno un numero maggiore di cFos-esprimendo cellule granulari di quelle lasciato nelle loro gabbie a casa per la durata dell'esperimento, e quelli che hanno ricevuto la stimolazione optogenetic durante l'esplorazione avevano numero significativamente più elevati di cFosneuroni -positive rispetto a quelli che non hanno.

Questo ha dimostrato che l'esplorazione spaziale evoca l'attività in formazioni di cellule granulari dentato, e che l'intervento casualmente l'attività di queste reti con stimolazione optogenetic aumenta la dimensione degli insiemi, o il numero di cellule al loro interno.

Ma non manipolare la dimensione degli insiemi ha alcun effetto sul comportamento? Per scoprire, Mendez e dei suoi colleghi collocati topi che esprimono ChR nella loro ippocampi in un'altra gabbia, e ha dato loro diverse scosse elettriche lievi. Con ripetizione di questo trattamento, i topi imparano rapidamente a temere la gabbia, e rapidamente gelare quando tornato in esso, anche quando essi non figurano più shock.

Questa volta, i ricercatori optogenetically stimolate cellule granulari casuali in alcuni dei topi, ma non altri, durante la formazione, al fine di aumentare la dimensione del complesso neuronale che codifica la memoria temibile. Questi topi hanno mostrato meno il comportamento di congelamento quando tornato alla stessa gabbia di altri che non hanno ricevuto la stimolazione. Ma la stimolazione anche creato ricordi di paura artificiali, tale che gli animali congelato in altre situazioni, pure.

L'inibizione di cellule granulari casuali avuto lo stesso effetto, suggerendo che semplicemente alterando il numero di neuroni nel complesso ha interferito con la capacità degli animali di ricordare i ricordi paurosi. Questi risultati sono coerenti con quelli di uno studio precedente, che ha mostrato anche che l'inibizione o stimolare l'attività delle cellule dei granuli ostacola l'apprendimento contestuale.

Per capire il motivo per cui questo potrebbe essere, i ricercatori hanno effettuato un'altra serie di esperimenti, usando microelettrodi per registrare l'attività dei neuroni in fettine di tessuto dell'ippocampo. Questi esperimenti hanno dimostrato che la stimolazione optogenetic di cellule granulari produce una risposta robusta interneuroni vicini, che rilasciare il neurotrasmettitore inibitorio GABA.

così, il lancio di cellule granulari porta interneuroni inibitori, che smorzare granuli adiacenti e impedire loro di entrare nel complesso. In questo modo, interneuroni sembrano stabilizzare ricordi neoformati regolando il numero e la distribuzione delle cellule granulari coinvolte nelle memorie codifica. Attivazione o silenziamento cellule granulari casuali sconvolge questo processo e cambia il numero di cellule granulari, che può rendere i nuovi ricordi instabile.

"In questo studio, abbiamo utilizzato una semplice forma di memoria, la memoria di un contesto spaziale, ma la sfida sta studiando come le esperienze più complesse vengono memorizzate, e come il cervello si occupa della memorizzazione di molteplici esperienze,"Dice Mendez. "La comprensione di queste domande potrebbe aiutarci a capire i limiti della capacità di memoria del cervello".

Riferimento

Stefanelli, T., et al. (2016). Ippocampale somatostatina Interneuroni controllare la dimensione della memoria neuronali Gruppo musicale. Neurone, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Astratto]

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