MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“

Išvados rodo, kad šis hipokampo kelias padeda mums išlaikyti prisiminimų laiko juostą.

Kai patiriame naują įvykį, mūsų smegenys sugeria atmintį ne tik apie tai, kas įvyko, bet ir kontekstą, įskaitant įvykio laiką ir vietą. Naujas tyrimas SU neuromokslininkai nušviečia, kaip užkoduojamas atminties laikas hipokampe, ir siūlo laiką ir erdvę koduoti atskirai.

Tyrinėdami peles, mokslininkai nustatė hipokampo orbitą, kurią gyvūnai naudojo kaupdami informaciją apie laiką, kai jie turėjo pasisukti į kairę arba dešinę labirinte. Užblokavus šią grandinę, pelės negalėjo prisiminti, kuriuo keliu pasukti. Tačiau atrodo, kad sutrikus grandinei, nepakenčia jų atmintis, kur jie buvo erdvėje.

Išvados prisideda prie vis daugiau įrodymų, leidžiančių manyti, kad kai formuojame naujus prisiminimus, skirtingos smegenų neuronų populiacijos koduoja informaciją apie laiką ir vietą, teigia mokslininkai.

„Atsiranda nuomonė, kad„ ūkio ląstelės “ir„ laiko ląstelės “tvarko prisiminimus, atvaizduodamos informaciją apie hipokampą. Šis erdvinis ir laiko kontekstas tarnauja kaip pastoliai, su kuriais galime susikurti savo asmeninę prisiminimų laiko juostą “, – sako Chrisas MacDonaldas, MIT„ Picower “mokymosi ir atminties instituto tyrėjas ir pagrindinis tyrimo autorius.

Susumu Tonegawa, „Picower“ biologijos ir neuromokslų profesorius iš Pikerio instituto RIKEN-MIT neurologinių grandinių genetikos laboratorijos, yra vyresnysis tyrimo, kuris šią savaitę buvo paskelbtas Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

Laikas ir vieta

Maždaug prieš 50 metų neuromokslininkai atrado, kad smegenų hipokampe yra neuronų, kurie užkoduoja konkrečių vietų prisiminimus. Šios ląstelės, vadinamos vietos ląstelėmis, kaupia informaciją, kuri tampa tam tikros atminties konteksto dalimi.

Kitas kritinis bet kurios atminties konteksto elementas yra laikas. 2011 m. MacDonaldas ir velionis Howardas Eichenbaumas, Bostono universiteto psichologijos ir smegenų mokslų profesorius, hipokampo dalyje, vadinamoje CA1, atrado laiko palaikymo ląsteles.

Tame tyrime tuometinis Bostono universiteto postdokas MacDonaldas nustatė, kad šiose ląstelėse atsirado specifiniai su laiku susiję šaudymo modeliai, kai pelės buvo mokomos susieti du dirgiklius – objektą ir kvapą – su dešimties sekundžių vėlavimu tarp jų. Kai uždelsimas buvo pratęstas iki 20 sekundžių, kameros pertvarkė šaudymo modelius iki 20, o ne 10 sekundžių.

„Tai beveik taip, tarsi jie būtų nauja laikinio konteksto, kaip ir erdvinio konteksto, reprezentacija“, – sako MacDonaldas. “Atrodo, kad tiek vietos, tiek laiko ląstelės organizuoja atmintį, susiejant patirtį su laiko ir erdvės apibrėžtu konteksto vaizdavimu.”

Naujame tyrime mokslininkai norėjo ištirti, kokios kitos smegenų dalys galėtų suteikti CA1 laiką. Kai kurie ankstesni tyrimai parodė, kad netoliese esanti hipokampo dalis, vadinama CA2, gali būti susijusi su laiko stebėjimu. CA2 yra labai mažas hipokampo regionas, kuris nebuvo plačiai ištirtas, tačiau įrodyta, kad jis turi tvirtą ryšį su CA1.

Norėdami ištirti CA2 ir CA1 sąsajas, mokslininkai naudojo sukurtą pelės modelį, kuriame jie galėjo naudoti šviesą, norėdami kontroliuoti neuronų aktyvumą CA2 regione. Jie išmokė peles valdyti aštuonių labirintą, kuriame jie uždirbdavo atlygį, jei sukdavosi į kairę ir į dešinę kiekvieną kartą, kai valdė labirintą. Tarp kiekvieno bandymo jie dešimt sekundžių bėgo bėgimo takeliu ir per tą laiką turėjo prisiminti, kuria kryptimi pasuko ankstesnį bandymą, kad artėjančiame bandyme galėtų elgtis priešingai.

Kai tyrėjai išjungė CA2 aktyvumą, kai pelės buvo ant bėgimo takelio, jie nustatė, kad pelės atliko labai prastą užduotį, nurodydamos, kad nebeprisimena, kuria kryptimi pasuko ankstesnio eksperimento metu.

„Kai gyvūnai veikia normaliai, CA1 yra daugybė ląstelių, kurios pasižymi per šią laikiną kodavimo fazę“, – sako MacDonaldas. „Jei slopinate CA2, laikinas CA1 kodavimas tampa ne toks tikslus ir laikui bėgant sutepa daugiau. Tai destabilizuojasi ir atrodo, kad tai atitinka tai, kad jie taip pat blogai atliko užduotį. “

Atminties grandinės

Kai tyrėjai naudojo šviesą, kad slopintų CA2 neuronus, kai pelės valdė labirintą, jie nustatė, kad CA1 „fermos ląstelėms“ nėra jokio poveikio, leidžiančio pelėms prisiminti, kur jos yra. Remiantis išvadomis, erdvinį ir laiką geriau koduoti skirtingos hipokampo dalys, sako MacDonaldas.

„Vienas dalykas, jaudinantis šį darbą, yra mintis, kad erdvinė ir laiko informacija gali veikti lygiagrečiai ir susilieti arba išsiskirti skirtinguose grandinės taškuose, atsižvelgiant į tai, ko jums reikia pasiekti atminties požiūriu“, – sako jis.

„MacDonald“ dabar planuoja papildomus laiko suvokimo tyrimus, įskaitant tai, kaip mes suvokiame laiką esant skirtingoms aplinkybėms ir kaip laiko suvokimas veikia mūsų elgesį. Kitas klausimas, kurį jis tikisi tęsti, yra tai, ar smegenys turi skirtingus mechanizmus, kad neatsiliktų nuo įvykių, kuriuos skiria sekundės, ir nuo įvykių, kuriuos skiria daug ilgesni laiko tarpai.

„Kažkaip atmintyje saugoma informacija kaupia nuoseklią įvykių seką skirtingomis laiko skalėmis, ir man labai įdomu, kaip tai padaryti“, – sako jis.

Nuoroda: „Svarbus CA2 įvesties vaidmuo nuosekliai organizuojant CA1 laiko ląsteles, palaikančias atmintį“, Christopher J. MacDonald ir Susumu Tonegawa, 2021 m. Sausio 11 d., Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
DOI: 10.1073 / pnas.2020698118

Tyrimą finansavo RIKEN smegenų mokslo centras, Howardo Hugheso medicinos institutas ir JPB fondas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.