Remiantis NYU Langone sveikatos tyrėjų atliktais tyrimais, naujai dekoduotos smegenų grandinės daro prisiminimus stabilesnius kaip mokymosi dalį.
Paskelbta internete m Mokslastyrimas rodo, kad aktyvumas signalizacijos keliuose, jungiančiuose du smegenų regionus, entorinalinę žievę ir hipokampo CA3 sritį, padeda pelėms užkoduoti smegenų grandinės vietų žemėlapiuose.
Iš ankstesnių tyrimų žinoma, kad entorinalinė / hipokampo grandinė yra labai svarbi ir formuojant atmintį, ir atkuriant prisiminimus, užpildant modelius iš dalinių ženklų. Patikimas prisiminimas reikalauja, kad hipokampo vietos žemėlapiai išliktų stabilūs ir tam tikru mastu atlaikytų aplinkos pokyčius.
Tyrimo autoriai teigia, kad problemos, susijusios su CA3 neuroniniais skaičiavimais, gali sukelti simptomus, panašius į šizofrenijos ar potrauminio streso sutrikimo simptomus, kai sutrinka prisiminimų stabilumas ir tikslumas. Tokiais atvejais baliono sprogimas vakarėlyje gali sukelti stingdančią baimę, nes kario smegenys klaidingai prisimena bombos sprogimą.
„Mūsų tyrimas, sutelkęs dėmesį į hipokampo vaizdų stabilumą, užpildo nemažą spragą supratimo apie tai, kaip tolimojo nuotolio įvestis valdo neuronų grandines, būtinas atminties atminimui“, – sakė vyresnioji tyrimo autorė Jayeeta Basu, NYU Langone Health psichiatrijos ir neurologijos katedrų docentė.
„Geresnis schemų, palaikančių vietų žemėlapius, supratimas gali padėti ateityje kurti tikslesnius gydymo būdus, susijusius su sąlygomis, kurios turi įtakos atminčiai“, – pridūrė Basu, NYU Langone Health Transliacinio neurologijos instituto fakulteto narys ir neseniai apdovanotas Prezidento ankstyvosios karjeros premijos mokslininkams ir inžinieriams laureatas.
Pakartotinė grandinės veikla nustato atminties šablonus
Naujasis tyrimas sukasi apie smegenų ląsteles, vadinamas neuronais, kurios „uždega“ arba sukuria greitus teigiamų ir neigiamų krūvių pusiausvyros svyravimus, kad perduotų elektrinius signalus, koordinuojančius mintis ir prisiminimus.
Kai įkrova pasiekia vienos smegenų ląstelės išsiplėtimo galą, ji sukelia neurotransmiterių cheminių medžiagų, kurios plūduriuoja tarp vienos ir kitos ląstelės, išsiskyrimą. Kita vertus, jie prisijungia prie baltymų, kurie, priklausomai nuo jų prigimties, arba skatina pasroviui esančią nervinę ląstelę sudeginti (sužadinimą), arba slopina jos degimą, teigia mokslininkai.
Šis sužadinimo ir slopinimo derinys pasiekia pusiausvyrą, kuri „triukšmą“ paverčia mintimis, pusiausvyrą, kuri išlaikoma, kai smegenys nesimoko (ramybės būsenoje).
Tačiau mokymosi metu sužadinimo padidėjimas koduoja naujus prisiminimus, o neuronų veiklos modeliai lemia jų reprezentuojamų prisiminimų specifiškumą. Iš naujo suaktyvinus šiuos neuronus pagal nustatytą modelį, prisimenama specifinė atmintis ir atsiranda su tuo susijęs elgesys, pvz., pelės mokymasis, kai atlygis už cukrų yra viename labirinte prieš kitą.
Šiame tyrime daugiausia dėmesio skiriama neuronams su ilgais išplėtimais, kurie koordinuoja veiklą tarp tolimų smegenų regionų. Mažai žinoma, kaip tolimojo nuotolio ląstelių įvestis veikia vietines grandines, nes smegenys subalansuoja stabilius šablonus (jau žinomus) su naujais duomenimis (apie nuolat besikeičiančią patirtį), kad susidarytų prisiminimai.
Mokslininkų grupė nustatė, kad dviejų tipų ilgo nuotolio plėtiniai nuo šoninės entorinalinės žievės iki CA3 srities signalizuoja tuo pačiu metu, kad stabilizuotų smegenų ląstelių mokymosi tinklų veiklą. Konkrečiai, buvo nustatyta, kad ilgalaikiai sužadinantys glutamaterginiai (LECGLU) ir slopinantys GABAerginiai (LECGABA) plėtiniai padidina tarpusavyje sujungtų neuronų ansamblių aktyvumą, kad palaikytų mokymąsi.
Tyrimo autoriai ištyrė sąveiką tarp LEC tolimojo nuotolio įėjimų ir CA3 grandinių vienos ląstelės lygiu.
Nustatyta, kad LECGLU skatina sužadinimą CA3, bet taip pat ir nukreipia į priekį slopinimą, kuris tiksliai sureguliavo šaudymą, o LECGABA slopino šį vietinį slopinimą, kad slopintų (skatintų) CA3 aktyvumą. Šis kombinuotas veiksmas palaikė stabilumą CA3, sukeldamas pasikartojančią veiklą tam tikrose grandinėse, koduodamas vietų prisiminimus.
„Šiame darbe buvo išaiškintas mechanizmas, pagal kurį smegenys padidina smegenų ląstelių sužadinimą, kad daugiau dėmesio būtų skiriama tam tikrai jutiminei informacijai, sumažinant pagrindinių mikroschemų slopinimą“, – sako pirmojo tyrimo autorius Vincentas Robertas, daktaras, Basu laboratorijos doktorantas.
„Komanda išsamiai apibūdino grandinės mechanizmą, kuris tiksliai suderina sužadinimo, slopinimo ir slopinimo dialogą, kad būtų sukurtas nuo konteksto priklausantis atminties formavimas ir vietos žemėlapio stabilumas.”