너무 많은 뉴런은 메모리를 스포일

Too Many Neurons Spoil the Memory

새로운 연구는 메모리 인코딩 신경 네트워크가 등장하는 세포 메커니즘을 보여준다


Guardian.co.uk에 의해 구동라는 제목의이 문서 “너무 많은 신경 메모리를 망치고” 모 Costandi에 의해 작성 되었습니다., 대한 theguardian.com 금요일 12 2 월 2016 15.15 UTC

생각을 거 어디 있는지 말해, 네가 그들을 앞으로 전화까지 잊어? 이전의 기쁨을 거 어디 있는지 말해, 어디 고대의 사랑, 그리고 때 다시 갱신됩니다, 과 망각의 과거의 밤, 나는 지금까지 원격 시간과 공간을 통과 할 수 있음, 그리고 현재의 슬픔과 고통의 밤에 불우을 가지고? 어디 가십 네가, O의 생각? 원격 땅 네 비행이 무엇인지에? 네가 고통의 현재의 순간에 returnest 경우, 너는 네 날개에 편안함을 가져다 시들고, 와 이슬와 꿀, 밤, 아니면 사막의 야생에서 독, envier의 눈에서?

그의 서사시에서, 알비온의 딸의 비전, 윌리엄 블레이크는 메모리의 성격에 대해 궁금해, 정신적으로 먼 시간과 장소에 우리를 수송 할 수있는 능력, 그리고 강력한 감정, 긍정과 부정 모두, 우리의 추억을 불러 일으킬 수 있음. 시는 오늘 매우 적절한 남아있는 질문을 포함, 우리의 오랜 잃어버린 기억 어떻게되는지 등, 우리는 그들을 검색 어떻게?

두 개 이상의 세기 이후, 메모리 저장 및 검색의 메커니즘은 뇌 과학에서 가장 집중적으로 연구되어 현상. 널리 메모리 형성 뇌 구조 뉴런 띄엄 분산 네트워크 사이의 연결의 강화를 포함하는 해마라고 믿어, 그 이후 검색은 같은 신경 앙상블의 재 활성화를 포함. 그리고 아직, 신경 과학자는 아직 확실히 블레이크의 질문에 대답하기 위해 투쟁.

지금, 제네바 대학의 연구팀은 기억 형성의 기초가되는 신경 메커니즘에 대한 우리의 이해에 또 다른 중요한 진보를 만들었습니다. optogenetics라는 최첨단 방법을 사용하여, 그들은 기억을 인코딩 신경 앙상블이 등장하는 방법을 보여줍니다, 너무 적거나 - - 메모리 검색을 손상 앙상블 너무 많은 신경 세포를 포함하는 것을 공개.

optogenetics channelrhodopsins라고 소개 조류 단백질을 포함하는 매우 강력한 기술이다 (CHRS) 신경 세포에. 이 빛에 민감한 세포를 렌더링, 이러한 그 특정 그룹 또는 꺼질 수 있음, 레이저 광의 펄스를 사용하여 광섬유를 통하여 뇌에 전달, 밀리 초 단위의 시간 척도에.

최근, 연구진은 마우스의 뇌에서 기억을 형성하는 동안 활성화 해마 신경 세포에 라벨을 optogenetics를 사용했다, 다양한 방법으로 표지 된 앙상블을 조작 할. 이런 식으로, 그들은 동일한 앙상블을 활성화 할 수 있습니다 메모리 검색을 유도; 또는 해제 두려운 기억을 전환; 긍정적 인 사람으로 부정적인 기억을 변환, 또는 그 반대로; 심지어 쥐의 뇌에 완전히 거짓 기억을 이식.

새로운 연구, 파블로 멘데스 후반 도미니크 뮬러에 의해 주도, 비극적 사람 글라이딩 사고로 사망 작년 4 월, 이 초기 작업을 기반으로. 이들은 뇌의 한쪽 과립 세포 CHR 발현 유전자 변형 마우스를 생성, 안에 치아 영역 해마의. 과립 세포는 해마의이 지역의 원리 신경 세포입니다, 메모리 및 공간 탐색 등의 해마 기능에 중요한 것으로 생각되는. 그들은 큰 새장에 동물을 배치, 새로운 환경을 탐구 그들 중 일부 허용. 한편, 이들은 optogenetically 생쥐의 일부에 임의의 과립 세포를 활성화, 있지만 다른.

Channelrhodopsin을 표현하는 해마의 과립 세포 (빨간색).
Channelrhodopsin을 표현하는 해마의 과립 세포 (빨간색). 영상: 파블로 멘데스

그들은 해부와 동물의 뇌를 검사 할 때 45 분 후에, 연구진은 해마 신경 세포의 앙상블에서 공간 탐사 유발 활동을 발견, 레벨에 의해 결정된 cFos를, 신경 세포가 발생하기 시작하면 신속하게 켜져 소위 '즉시 초기'유전자. 중대하게, 자신의 새장을 탐색 할 수 마우스는 높은 숫자를했다 cFos를-expressing granule cells than those left in their home cages for the duration of the experiment, and those that received optogenetic stimulation during the exploration had significantly higher numbers of cFos를–positive neurons than those that did not.

This showed that spatial exploration evokes activity in ensembles of dentate granule cells, and that randomly altering the activity of these networks with optogenetic stimulation increases the size of the ensembles, or the number of cells within them.

But does manipulating the size of the ensembles have any effect on behaviour? To find out, Mendez and his colleagues placed mice expressing ChR in their hippocampi into another cage, and gave them several mild electric shocks. With repetition of this treatment, the mice quickly learn to fear the cage, and quickly freeze up when returned into it, even when they are not given more shocks.

이 시간, the researchers optogenetically stimulated random granule cells in some of the mice, 있지만 다른, 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, 너무.

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, the researchers performed another series of experiments, using microelectrodes to record the activity of neurons in slices of hippocampal tissue. These experiments showed that optogenetic stimulation of granule cells produces a robust response in neighbouring interneurons, which release the inhibitory neurotransmitter GABA.

그러므로, the firing of granule cells leads inhibitory interneurons, which dampen adjacent granule cells and prevent them from entering the ensemble. 이런 식으로, interneurons appear to stabilize newly-formed memories by regulating the number and distribution of granule cells involved in encoding memories. Activating or silencing random granule cells upsets this process and alters the number of granule cells, which may make the new memories unstable.

“In this study, we used a simple form of memory, the memory of a spatial context, but the challenge is studying how more complex experiences are memorized, and how the brain deals with the storage of multiple experiences,” says Mendez. “Understanding these questions could help us to understand the limits of the brain’s storage capacity.”

참고

Stefanelli, T., 등의 알. (2016). Hippocampal Somatostatin Interneurons Control the Size of Neuronal Memory Ensembles. 신경, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [추상]

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