Слишком много Нейроны Испортить памяти

Too Many Neurons Spoil the Memory

Новое исследование показывает, клеточные механизмы, с помощью которых память кодирующих нейронные сети возникают


Работает на Guardian.co.ukЭта статья под названием “Слишком много нейронов портит память” был написан Mo Costandi, для theguardian.com в пятницу 12 февраля 2016 15.15 УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ВРЕМЯ

Скажи мне, где обитают мысли, забыли, пока ты не называть их вперед? Скажи мне, где обитают радости старых, и где древние любови, И когда они возобновят снова, и ночь забвения прошлого, То, что я мог бы пройти через времена и пространства далеко, и принести утешаем в настоящую печаль и ночь боли? Где грядеши, O мысли? Для того, что удаленная земля полет твой? Если ты returnest к настоящему моменту недуга, Будешь ли ты принести комфорт на крыльях твоих, и роса и мед и бальзам, Или яд из пустынных дебрей, от глаз завистника?

В поэме, Видения дочерей Альбиона, Уильям Блейк задается вопросом о природе памяти, его способность мысленно переносят нас в далекие времена и места, и сильные эмоции, как положительные, так и отрицательные, что наши воспоминания могут вызвать. Стихотворение содержит вопросы, которые остаются весьма уместны сегодня, например, что происходит с нашими давно потерянных воспоминаний, и как мы получаем их?

Более двух веков спустя, механизмы памяти для хранения и поиска наиболее интенсивно изучаемых явлений в науках мозга. Это широко распространено мнение о том, что формирование памяти предполагает укрепление связей между скудно распределенными сетями нейронов в структуре мозга называется гиппокамп, и что последующее извлечение включает в себя реактивацию одних и тех же нейронных ансамблей. И все еще, неврологи все еще борются, чтобы ответить на вопросы Блейка определенно.

Сейчас, команда исследователей из Университета Женевы сделала еще один важный шаг вперед в понимании нейронных механизмов, лежащих в основе формирования памяти. Используя метод состояние из-арт под названием оптогенетика, они показывают, как нейронные ансамбли, которые кодируют воспоминания появляются, Показательно, что ансамбли, содержащие слишком много нейронов - или слишком мало - ухудшать извлечение памяти.

оптогенетика является чрезвычайно мощным методом, который включает в себя введение водорослевых белков, называемых channelrhodopsins (ХР) в нейроны. Это делает клетки чувствительными к свету, такие, что конкретные группы из них может быть включен или выключен, с использованием импульсов лазерного света доставлены в мозг через оптические волокна, на шкале времени в миллисекундах.

В былые времена, Исследователи использовали оптогенетика маркировать гиппокамп нейронов, которые становятся активными в процессе формирования памяти в мозге мыши, и манипулировать меченые ансамбли различных способов. В этом случае, они могут активировать одни и те же ансамбли в индуцирует извлечение памяти; переключить страшные воспоминания или выключить; преобразовать негативные воспоминания в позитивные, или наоборот; и даже имплантировать полностью ложные воспоминания в мозге мышей.

Новое исследование, во главе с Пабло Мендес и конце Dominique Muller, который трагически умер в скользящей аварии в апреле прошлого года, строит на этой ранней работе. Они создали генно-инженерный мышей, выражающий в зернистых ХРА клеток на одной стороне мозга, В зубчатая область гиппокампа. Granule клетки являются главными нейроны в этой области гиппокампа, которые, как полагают, является критическим для гиппокампа функций, таких как память и пространственное навигации. Они поместили животных в большие клетки, что позволило некоторым из них, чтобы исследовать их новую среду. Тем временем, они optogenetically активированная случайные ЗК в некоторых мышей, но не другие.

Гиппокампа гранулы клетки, экспрессирующие Channelrhodopsin (в красном).
Гиппокампа гранулы клетки, экспрессирующие Channelrhodopsin (в красном). Изображение: Pablo Mendez

Когда они рассекали и исследовали мозг животных 45 минут спустя, исследователи обнаружили пространственную разведочную вызвавшую активность в ансамблях нейронов гиппокампа, как определено уровнем финансовые директора, так называемый «Немедленный ранний» ген, который включается быстро, когда нейроны начинают стрелять. важно, мышей позволили исследовать их клетки имели более высокие числа финансовые директора-выражающий зернистые клетки, чем те, кто остался в их клетках на протяжении эксперимента, и те, которые получили оптогенетику стимуляции во время исследования, имели значительно более высокие количества финансовые директора-положительные нейроны, чем те, которые этого не сделали.

Это показало, что пространственная разведка вызывает активность в ансамблей зубчатых зернистых клеток, и что случайным образом изменяя активность этих сетей с оптогенетикой стимуляцией увеличивает размер ансамблей, или число клеток в них.

Но это манипулирование размером ансамблей оказывает никакого влияния на поведение? Выяснить, Мендес и его коллеги помещали мышей, выражающие их в ХР гиппокампа в другую клетку, и дал им несколько мягкого электрошока. При повторении этого лечения, мыши быстро научиться бояться клетку, и быстро замерзают, когда вернулся в нее, даже если они не дают больше потрясений.

В этот раз, исследователи optogenetically стимулировали случайные зернистых клеток в некоторых мышей, но не другие, во время тренировки, для того, чтобы увеличить размер нейронного ансамбля, который кодирует страшную память. Эти мыши показали меньше поведение замораживания при возврате к одной и той же клетке, чем другие, которые не получали стимуляции. Но стимуляция также созданы искусственные воспоминания страха, таким образом, чтобы животные замерзли в других ситуациях, слишком.

Ингибирование случайных зернистых клеток имели один и тот же эффект, предполагая, что только изменение числа нейронов в ансамбле вмешивались способность животных вспомнить страшные воспоминания. Эти данные согласуются с результатами ранее проведенного исследования, которые также показали, что ингибирование активности или стимуляции клеток гранул ухудшает контекстная обучения.

Чтобы понять, почему это может быть, исследователи проводили еще одну серию экспериментов, с помощью микроэлектродов для записи активности нейронов в срезах ткани гиппокампа. Эти эксперименты показали, что стимуляция оптогенетики зернистых клеток создает надежную реакцию в соседних интернейронах, которые выделяют ингибирующее нейротрансмиттера ГАМК.

таким образом, стрельба из зернистых клеток приводит ингибирующие интернейроны, который смочить соседние ячейки гранул и предотвратить их попадание в ансамбле. В этом случае, интернейронов, по всей видимости стабилизации вновь образованных воспоминаний, регулируя количество и распределение зернистых клеток, участвующих в кодировании памяти. Активация или глушители случайных гранул клеток расстраивает этот процесс и изменяет количество зернистых клеток, которые могут сделать новые воспоминания неустойчиво.

"В этом исследовании, мы использовали простую форму памяти, память о пространственном контексте, но задача состоит в изучении того, как более сложные переживания запоминаются, и как мозг имеет дело с хранением нескольких опытов,»Говорит Мендес. «Понимание этих вопросов может помочь нам понять пределы емкости мозга.»

Ссылка

Stefanelli, Т., и др.. (2016). Гиппокампа соматостатин управление Интернейронами Размер нейронных Ансамблей памяти. Нейрон, 89: 1-12. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [Абстрактные]

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