เซลล์ประสาทมากเกินไปทำให้เสียความทรงจำ

Too Many Neurons Spoil the Memory

งานวิจัยใหม่เผยให้เห็นกลไกโทรศัพท์มือถือโดยที่หน่วยความจำการเข้ารหัสเครือข่ายเส้นประสาทโผล่ออกมา


ขับเคลื่อนโดย Guardian.co.ukบทความนี้มีชื่อว่า “เซลล์ประสาทมากเกินไปทำให้เสียความทรงจำ” โดย Mo Costandi, สำหรับ theguardian.com ในวันศุกร์ที่ 12 กุมภาพันธ์ 2016 15.15 UTC

บอกฉันที่อาศัยอยู่ในความคิด, ลืมจนกว่าพระองค์จะเรียกพวกเขาออกมา? บอกฉันที่อาศัยอยู่ในความสุขของเก่า, และสถานที่ที่รักโบราณ, และเมื่อพวกเขาจะมีการต่ออายุอีกครั้ง, และการให้อภัยคืนที่ผ่านมา, ที่ฉันอาจสำรวจครั้งและพื้นที่ห่างไกลจากระยะไกล, และนำความสะดวกสบายเป็นความเศร้าโศกในปัจจุบันและในคืนวันที่เจ็บปวด? ที่เสด็จเจ้า, O ความคิด? กับสิ่งที่ที่ดินระยะไกลเป็นเที่ยวบินของท่าน? ถ้าท่าน returnest กับขณะปัจจุบันของความทุกข์, พระองค์จะทรงนำความสะดวกสบายบนปีกของพระองค์, และดิวส์และน้ำผึ้งและยาหม่อง, หรือยาพิษจากป่าทะเลทราย, จากสายตาของ envier ที่?

ในบทกวีมหากาพย์ของเขา, วิสัยทัศน์ของลูกสาวของอัลเบียน, วิลเลียมเบลกสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติของหน่วยความจำ, ความสามารถในการขนส่งทางจิตใจเราไปครั้งที่ห่างไกลและสถานที่, และอารมณ์ที่มีประสิทธิภาพ, ทั้งบวกและลบ, ที่ความทรงจำของเราสามารถทำให้เกิด. บทกวีที่มีคำถามที่ยังคงอยู่สูงในปัจจุบันที่เกี่ยวข้อง, ดังกล่าวเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับความทรงจำที่หายไปนานของเรา, และวิธีการที่เราจะเรียกพวกเขา?

กว่าสองศตวรรษต่อมา, กลไกของการเก็บความทรงจำและการดึงเป็นปรากฏการณ์การศึกษาอย่างมากที่สุดในวิทยาศาสตร์สมอง. ก็เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการก่อตัวของหน่วยความจำที่เกี่ยวข้องกับการเสริมสร้างความเข้มแข็งของการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายการกระจายเบาบางของเซลล์ประสาทในสมองที่เรียกว่าฮิบโป, และที่เกี่ยวข้องกับการดึงภายหลังการเปิดตระการตาเส้นประสาทเดียวกัน. และยัง, นักประสาทวิทยายังคงต่อสู้ที่จะตอบคำถามของเบลคแน่นอน.

ตอนนี้, ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเจนีวาได้ทำอีกล่วงหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจในกลไกประสาทพื้นฐานการก่อตัวหน่วยความจำของเรา. โดยใช้วิธีการรัฐของศิลปะที่เรียกว่า optogenetics, พวกเขาแสดงให้เห็นว่าตระการตาเส้นประสาทที่เข้ารหัสความทรงจำที่โผล่ออกมา, เผยให้เห็นว่ามีเซลล์ประสาทตระการตามากเกินไป - หรือน้อยเกินไป - ทำให้เสียการดึงหน่วยความจำ.

optogenetics เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากที่เกี่ยวข้องกับการแนะนำโปรตีนสาหร่ายเรียก channelrhodopsins (CHRS) ลงในเซลล์ประสาท. นี้ทำให้เซลล์ไวต่อแสง, ดังกล่าวที่ระบุกลุ่มของพวกเขาสามารถเปิดหรือปิด, โดยใช้พัลส์ของแสงเลเซอร์ที่ส่งเข้ามาในสมองผ่านเส้นใยแสง, ในระยะเวลาของมิลลิวินาที.

ในปีที่ผ่านมา, นักวิจัยได้ใช้ optogenetics ที่จะติดป้ายเซลล์ hippocampal ที่จะใช้งานได้ในระหว่างการก่อหน่วยความจำในสมองเมาส์, และการจัดการกับตระการตาที่มีข้อความในรูปแบบต่างๆ. ทางนี้, พวกเขาสามารถเปิดตระการตาเดียวกัน ทำให้เกิดการดึงหน่วยความจำ; เปลี่ยนความทรงจำที่น่ากลัวหรือปิด; แปลงความทรงจำลบเป็นบวก, หรือในทางกลับกัน; และแม้กระทั่ง ปลูกฝังความทรงจำที่เป็นเท็จทั้งหมดเข้าไปในสมองของหนู.

งานวิจัยใหม่, นำโดยปาโบลเม็นเดสและสาย Dominique มุลเลอร์, ที่อนาถ เสียชีวิตในอุบัติเหตุลื่น ในเดือนเมษายนของปีที่ผ่านมา, สร้างงานก่อนหน้านี้. พวกเขาสร้างหนูดัดแปลงพันธุกรรมแสดง CHR ในเซลล์เม็ดบนด้านหนึ่งของสมอง, ใน ภูมิภาค dentate ฮิบโป. เซลล์เม็ดเป็นเซลล์ประสาทหลักการในพื้นที่ของฮิบโปนี้, ซึ่งมีความคิดที่มีความสำคัญสำหรับการทำงาน hippocampal เช่นหน่วยความจำและระบบนำทางเชิงพื้นที่. พวกเขาวางสัตว์เข้าไปในกรงขนาดใหญ่, ช่วยให้บางส่วนของพวกเขาในการสำรวจสภาพแวดล้อมใหม่ของพวกเขา. ในขณะเดียวกัน, พวกเขา optogenetically เปิดใช้งานเซลล์เม็ดสุ่มในบางส่วนของหนู, แต่คนอื่นไม่ได้.

เซลล์เม็ด hippocampal แสดง Channelrhodopsin (ในสีแดง).
เซลล์เม็ด hippocampal แสดง Channelrhodopsin (ในสีแดง). ภาพ: ปาโบลเม็นเดส

เมื่อพวกเขาชำแหละและตรวจสอบสมองของสัตว์ 45 นาทีต่อมา, นักวิจัยพบว่าการสำรวจอวกาศกิจกรรมปรากฏในตระการตาของเซลล์ประสาท hippocampal, ตามที่กำหนดโดยระดับของ cFos, ที่เรียกว่า 'ทันทีต้นของยีนที่เปิดอยู่ได้อย่างรวดเร็วเมื่อเซลล์เริ่มต้นที่จะยิง. ที่สำคัญ, หนูได้รับอนุญาตให้สำรวจกรงของพวกเขามีตัวเลขที่สูงขึ้นของ cFos-แสดงเซลล์เม็ดกว่าที่เหลืออยู่ในกรงบ้านของพวกเขาในช่วงระยะเวลาของการทดลอง, และผู้ที่ได้รับการกระตุ้น optogenetic ในระหว่างการสำรวจมีตัวเลขที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ cFosเซลล์ประสาทบวกกว่าผู้ที่ไม่ได้.

นี้แสดงให้เห็นว่าการสำรวจอวกาศกระตุ้นกิจกรรมตระการตาของเซลล์เม็ด dentate, และที่สุ่มการเปลี่ยนแปลงการทำงานของเครือข่ายเหล่านี้กับการกระตุ้น optogenetic เพิ่มขนาดตระการตาที่, หรือจำนวนของเซลล์ที่อยู่ในพวกเขา.

แต่ไม่จัดการกับขนาดของตระการตาที่มีผลกระทบต่อพฤติกรรม? ค้นหา, เม็นเดสและเพื่อนร่วมงานของเขาที่วางหนูแสดง CHR ใน hippocampi ของพวกเขาเข้าไปในกรงอีก, และทำให้พวกเขามีหลายช็อตไฟฟ้าอ่อน ๆ. ด้วยการทำซ้ำของการรักษานี้, หนูเรียนรู้อย่างรวดเร็วที่จะกลัวกรง, ได้อย่างรวดเร็วและแข็งขึ้นเมื่อกลับเข้าไปในนั้น, แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้รับแรงกระแทกมากขึ้น.

เวลานี้, นักวิจัย optogenetically กระตุ้นเซลล์เม็ดสุ่มในบางส่วนของหนู, แต่คนอื่นไม่ได้, ระหว่างการฝึกอบรม, เพื่อที่จะเพิ่มขนาดของวงดนตรีที่เส้นประสาทที่ encodes หน่วยความจำที่น่ากลัว. หนูเหล่านี้แสดงพฤติกรรมการแช่แข็งน้อยลงเมื่อกลับไปที่กรงเดียวกันกว่าคนอื่น ๆ ที่ได้รับการกระตุ้นไม่มี. แต่การกระตุ้นความทรงจำที่ยังสร้างความหวาดกลัวเทียม, เช่นว่าสัตว์แช่แข็งขึ้นในสถานการณ์อื่น ๆ, เกินไป.

การยับยั้งของเซลล์เม็ดสุ่มมีผลเช่นเดียวกัน, ชี้ให้เห็นว่าเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงจำนวนของเซลล์ประสาทในวงดนตรีที่มีความสามารถในการแทรกแซงของสัตว์ที่จะเรียกคืนความทรงจำที่น่ากลัว. การค้นพบนี้มีความสอดคล้องกับผู้ที่มาจากการศึกษาก่อนหน้านี้, ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการยับยั้งหรือการกระตุ้นการทำงานของเซลล์เม็ด บั่นทอนการเรียนรู้ตามบริบท.

จะเข้าใจว่าทำไมนี้อาจจะมี, นักวิจัยได้ดำเนินการชุดการทดลองอื่น, ใช้ microelectrodes เพื่อบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทในชิ้นของเนื้อเยื่อ hippocampal. การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าการกระตุ้น optogenetic ของเซลล์เม็ดผลิตการตอบสนองที่แข็งแกร่งใน interneurons ใกล้เคียง, ซึ่งปล่อย GABA neurotransmitter ยับยั้ง.

ดังนั้น, การยิงของเซลล์เม็ดนำไปสู่ ​​interneurons ยับยั้ง, ซึ่งรองรับเซลล์เม็ดที่อยู่ติดกันและป้องกันพวกเขาจากการป้อนชุด. ทางนี้, interneurons ปรากฏเพื่อรักษาเสถียรภาพความทรงจำใหม่ที่เกิดขึ้นโดยการควบคุมจำนวนและการกระจายของเซลล์เม็ดมีส่วนร่วมในความทรงจำของการเข้ารหัส. เปิดใช้งานหรือห้ามไม่ให้พูดเซลล์เม็ดสุ่ม upsets กระบวนการนี้และเปลี่ยนแปลงจำนวนของเซลล์เม็ด, ซึ่งอาจทำให้ความทรงจำใหม่ที่ไม่เสถียร.

"ในการศึกษานี้, เราใช้รูปแบบของหน่วยความจำ, ความทรงจำของบริบทเชิงพื้นที่, แต่ความท้าทายคือการศึกษาว่าประสบการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้รับการจดจำ, และวิธีการทำงานของสมองที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บประสบการณ์หลาย ๆ,"เม็นเดสกล่าวว่า. "การทำความเข้าใจคำถามเหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจข้อ จำกัด ของความจุของสมองที่."

อ้างอิง

Stefanelli, T., et al. (2016). hippocampal Somatostatin interneurons ควบคุมขนาดของเส้นประสาทความจำตระการตา. เซลล์ประสาท, 89: 1-12. ดอย: 10.1016/j.neuron.2016.01.024 [นามธรรม]

guardian.co.uk ©การ์เดียนข่าว & มีเดีย จำกัด 2010