Modeliranje celične osnove spomina

Raziskovalci na inštitutu Salk so ustvarili nov model spomina, ki pojasnjuje celične mehanizme, ki so odgovorni za ohranjanje izbranih spominov nekaj ur po dogodku.

Ta nova paradigma omogoča popolnejšo sliko o tem, kako deluje spomin, in lahko razkrije raziskave motenj, kot so Parkinsonova, Alzheimerjeva bolezen, posttravmatski stres in učne težave.

"Prejšnji modeli spomina so temeljili na hitrih vzorcih dejavnosti," je povedal dr. Terry Sejnowski, nosilec Salkovega stolčka Francis Crick in preiskovalec Medicinskega inštituta Howard Hughes.

"Naš novi model spomina omogoča integracijo izkušenj v urah in ne v trenutkih."

V zadnjih nekaj desetletjih so nevroznanstveniki veliko razkrili, kako dolgoročni spomini so shranjeni.

Za pomembne dogodke, na primer, če jih pes ugrizne, se v aktiviranih možganskih celicah hitro naredijo številni proteini, ki ustvarjajo nove spomine. Nekateri od teh proteinov ostanejo nekaj ur na določenih mestih na določenih nevronih, preden se razgradijo.

Ta niz biokemijskih dogodkov nam omogoča, da se spomnimo pomembnih podrobnosti o tem dogodku - na primer, v primeru ugriza psa, katerega psa, kje je bil, če je bil potreben obisk na nujni sobi itd.

Ena težava, ki so jo imeli znanstveniki pri modeliranju pomnilnika, je razlaga, zakaj si močno zapomnimo le selektivne podrobnosti in ne vsega v tem eno- do dvournem oknu.

Z vključitvijo podatkov iz prejšnje literature sta Sejnowski in prvi avtor dr. Cian O'Donnell, podoktorski raziskovalec Salka, razvila model, ki povezuje ugotovitve tako molekularnih kot sistemskih opazovanj spomina, da bi razložila, kako to traja eno do dve uri. pomnilniško okno deluje.

V reviji je objavljena razlaga novega okvira Nevron.

Z uporabo računalniškega modeliranja O’Donnell in Sejnowski dokazujeta, da se kljub beljakovinam, ki so na voljo številnim nevronom v določenem krogu, spomini ohranijo, ko nadaljnji dogodki aktivirajo iste nevrone kot prvotni dogodek.

Znanstveniki so ugotovili, da prostorski položaj beljakovin na določenih nevronih in na določenih območjih okoli teh nevronov napoveduje, kateri spomini se zabeležijo. Ta okvir prostorskega vzorčenja uspešno predvideva hrambo spomina kot matematično funkcijo prekrivanja časa in lokacije.

"Ta študija na eni strani poveže, kaj se dogaja pri oblikovanju spomina na celični ravni, na sistemsko raven," pravi O'Donnell.

»Da je časovno obdobje pomembno, je bilo že določeno; ugotovili smo, kako lahko vsebina tudi določi, ali se spomini zapomnijo ali ne. Dokazujemo, da je skupek idej dosleden in zadostuje za razlago nečesa v resničnem svetu. "

Novi model ponuja tudi potencialni okvir za razumevanje, kako se med sanjami obdelujejo posploševanja iz spominov.

Čeprav o spanju še vedno ni veliko znanega, raziskave kažejo, da se pomembni spomini na dan pogosto pretakajo skozi možgane, nato pa jih začasno shranijo v hipokampus in shranijo v dolgotrajnejšo skorjo.

Raziskovalci so večino tega oblikovanja spomina opazili v ne-sanjajočem spanju. Vendar je malo znanega o tem, ali in kako se med sanjami pakira ali konsolidira spomin.

V novi študiji model O’Donnella in Sejnowskega kaže, da se med sanjami res zgodi nekaj zadrževanja spomina.

"Med spanjem pride do reorganizacije spomina - okrepite nekaj spominov in izgubite tiste, ki jih ne potrebujete več," pravi O'Donnell.

"Poleg tega se ljudje učijo abstrakcije, ko spijo, toda ni bilo pojma, kako se na nevronski ravni dogajajo posploševalni procesi."

Z uporabo svojih teoretičnih ugotovitev o prekrivajočih se aktivnostih med enournim ali dvournim oknom so pripravili teoretični model, kako lahko deluje postopek abstrakcije spomina med spanjem.

Vir: Salk Institute