Премногу Невроните расипам меморија

Too Many Neurons Spoil the Memory

Ново истражување открива клеточните механизми со кои се појавуваат меморија-кодирање невронските мрежи


Powered by Guardian.co.ukОваа статија со наслов “Премногу неврони расипам меморија” е напишана од Мо Costandi, за theguardian.com во петокот 12-ти февруари 2016 15.15 Според зоната: UTC

Кажи ми каде живеат на мисли, Ти заборави до нив, како натаму? Кажи ми каде живеат убавините на стариот, и каде што античките љубови, И кога ќе ги обноват повторно, и ноќта на заборавот минатото, Дека би можел да напречни времиња и простори оддалечени, и да ја доведе утешува во моментов тага и една ноќ на болка? Каде одиш, О мисла? На она што далечна земја е твојот лет? Ако ти returnest до моментов на болка, Сакаш ли да донесе погодности на Твоите крилја, и роса и мед и мелем, Или отров од дивината на пустината, од очите на envier?

Во неговата епска песна, Визии на Ќерките на Албион, Вилијам Блејк се прашува за природата на меморија, способноста ментално да ни се транспортира до далечни времиња и места, и моќни емоции, и позитивни и негативни, дека нашите сеќавања може да предизвика. Песната содржи прашања кои остануваат многу важни денес, како што се она што се случува со нашите одамна загубениот спомени, и како да ги добие?

Повеќе од два века подоцна, механизмите на меморија за складирање и пронаоѓање на повеќето интензивно изучува појави во мозокот науки. Тоа е нашироко се верува дека меморијата вклучува зајакнување на врските помеѓу ретко дистрибуирани мрежи на неврони во структурата на мозокот наречен хипокампус, и дека потоа пронаоѓање вклучува реактивација на истата невронска ансамбли. а сепак,, невролозите се уште се борат за да се одговори на прашањата на Блејк дефинитивно.

Сега, Тим на истражувачи од Универзитетот во Женева го направија уште еден важен напредок во нашето разбирање на нервните механизми основните меморијата. Со примена на методот на state-of-the-art наречен optogenetics, тие покажуваат колку невронските ансамбли кои ги кодираат мемории се појават, откривајќи дека ансамбли кои содржат премногу неврони - или премалку - нарушат пронаоѓање меморија.

optogenetics е исклучително моќна техника која вклучува воведување на алги протеини наречени channelrhodopsins (ChRs) во невроните. Ова ги прави клетките чувствителни на светлина, како што е наведено групи од нив може да се вклучи или исклучи, користење на импулси на ласерска светлина предаде во мозокот преку оптички влакна, на временска рамка милисекунди.

Во последниве години, Истражувачите користеле optogenetics за означување на неврони од хипокампусот, кои стануваат активни во текот на меморијата во мозокот на глушецот, и да се манипулира со ознака ансамбли на различни начини. На овој начин, тие може да се реактивира исто ансамбли на предизвикаат пронаоѓање меморија; префрлиш исплашени спомени или исклучите; конвертирате негативни спомени во позитивни, или обратно; и дури имплант целосно лажни сеќавања во мозокот на глувците.

Новото истражување, предводена од Пабло Мендес и кон крајот на Доминик Милер, кои трагично загина во сообраќајна несреќа плови во април минатата година, се базира на оваа претходната работа. Тие создадоа генетски модифицирани глувци изразување CHR во гранули клетки на едната страна од мозокот, во назабената регионот на хипокампусот. Гранули клетки се на принципот неврони во овој регион на хипокампусот, кои се смета дека се од суштинско значење за хипокампусот функции како меморија и просторно навигација. Тие се сместени животните во големи кафези, дозволувајќи им на некои од нив да се истражуваат нивната нова средина. во меѓувреме, тие optogenetically активира случаен гранули клетки во некои од глувци, но не и другите.

Хипокампусот гранули клетки кои го изразуваат Channelrhodopsin (во црвено).
Хипокампусот гранули клетки кои го изразуваат Channelrhodopsin (во црвено). слика: Пабло Mendez

Кога ќе се анализира и да се испита мозокот на животните 45 минути подоцна, истражувачите откриле просторно истражување предизвика активност во ансамбли на неврони од хипокампусот, како што е утврдено од страна на ниво на cFos, т.н. "непосредна почетокот на генот кој е вклучен брзо кога невроните да почне да оган. поважно, глувци дозволено да истражуваат нивните кафези имаше зголемување на бројот на cFos-изразување на гранули клетки, отколку оние кои останаа во своите кафези за време на траењето на експериментот, и оние кои добија optogenetic стимулација за време на истражувањето имаа значително поголем број на cFos-позитивен неврони отколку оние кои не.

Тоа покажа дека просторните истражување евоцира активност во ансамбли на назабената гранули клетки, и дека случајно менување на активноста на овие мрежи со optogenetic стимулација ја зголемува големината на ансамбли, или бројот на клетки во нив.

Но, дали манипулирање со големината на ансамбли има некаков ефект врз однесувањето? За да дознаете, Мендез и неговите колеги се става глувци изразување CHR во hippocampi во друг кафез, и им даде неколку благи електрични шокови. Со повторување на овој третман, глувците брзо да научат да се плашат од кафез, и брзо замрзнување до кога се врати во него, дури и кога тие не се дадени повеќе шокови.

Овој пат, истражувачите optogenetically стимулира случаен гранули клетки во некои од глувци, но не и другите, во текот на обуката, со цел да се зголеми големината на невронот ансамбл кој го енкодира страшна меморија. Овие глувци изложени помалку однесување замрзнување кога се вратил во ист кафез од другите кои не доби стимулација. Но, стимулација, исто така, создаде вештачки спомени страв, така што животните ги замрзна во други ситуации, премногу.

Инхибицијата на случаен гранули клетки имаа ист ефект, укажува на тоа дека само промена на број на неврони во ансамблот се меша со способноста на животните да се потсетиме на страшна спомени. Овие наоди се во согласност со оние на претходната студија, која, исто така покажал дека инхибирање или стимулирање на клеточна активност гранули нарушува контекстуални учење.

За да се разбере зошто ова може да биде, истражувачите исполни уште една серија на експерименти, користење microelectrodes за снимање на активноста на невроните во парчиња на хипокампусот ткиво. Овие експерименти покажаа дека optogenetic стимулација на гранули клетки произведува цврст одговор во соседните interneurons, која ослободување на инхибиторен невротрансмитер ГАБА.

Така, отпуштање на гранули клетки води инхибиторни interneurons, со што се намалуваат во непосредна близина гранули клетки и да ги спречи да влезат во ансамблот. На овој начин, interneurons се појави за да се стабилизира новоформираната спомени преку регулирање на бројот и дистрибуцијата на гранули клетки кои се вклучени во кодирање спомени. Активирање или замолчување случаен гранули клетки вознемирува овој процес и да го менува бројот на гранули клетки, што може да се направи нови спомени нестабилна.

"Во оваа студија, ние се користи едноставна форма на меморија, меморијата на просторниот контекст, Но, предизвикот е проучување како да се меморираат посложени искуства, и тоа како мозокот се занимава со складирање на повеќе искуства,", Вели Mendez. "Разбирање на овие прашања може да ни помогне да се разбере ограничувањата на капацитетот на мозокот."

Суд

Stefanelli, Т., et al. (2016). Хипокампусот Соматостатинот Interneurons се контролира големината на невроните меморија ансамбли. неврон, 89: 1-12. Дои: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Апстракт]

guardian.co.uk © Гардијан Вести & Медиа Limited 2010