Изследването показва структурната основа на формирането на паметта в мозъка на мишката

Изследването показва структурната основа на формирането на паметта в мозъка на мишката

В проучване, подкрепено от Националния институт по здравеопазване (NIH), изследователите демонстрираха структурната основа на формирането на паметта в широка мрежа от неврони в мозъка на мишката. Тази работа осветява фундаментално гъвкавия характер на създаването на памет, описвайки промените, свързани с ученето, на клетъчно и субклетъчно ниво с безпрецедентна резолюция. Разбирането на тази гъвкавост може да обясни защо паметта и процесите на учене понякога се объркват.

Резултатите, публикувани вНаукапоказват, че невроните, свързани със следа от памет, реорганизират връзките си с други неврони чрез нетипична връзка, наречена мултисинаптичен бутон. В мултисинаптичен бутон аксонът на неврона, който предава сигнала с информация, контактува с няколко неврона, които получават сигнала. Според изследователите мултисинаптичните бутони могат да позволят клетъчната гъвкавост на кодирането на информацията, наблюдавана в предишни проучвания.

Изследователите също така установиха, че невроните, участващи във формирането на паметта, не са преференциално свързани помежду си. Това откритие оспорва идеята за „невроните, които стрелят заедно“, както предвижда традиционната теория на обучението.

В допълнение, изследователите отбелязват, че невроните, свързани със следа от памет, реорганизират определени вътреклетъчни структури, които поддържат енергията и комуникацията и пластичността в невронните връзки. Тези неврони също имат повишени взаимодействия с поддържащи клетки, известни като астроцити.

Използвайки комбинация от усъвършенствани генетични инструменти, 3D електронна микроскопия и изкуствен интелект, изследователите Марко Уйтиепо, Антон Максимов, Ph.D.

Това изображение показва AI-асистирана наномащабна 3D реконструкция на невронни синапси в хипокампуса на мишката.

За да проучат структурните характеристики, свързани с ученето, изследователите изложиха мишки на задача за кондициониране и изследваха областта на хипокампуса на мозъка около 1 седмица по-късно. Те избраха това време, защото се случва, след като спомените са първо кодирани, но преди да бъдат реорганизирани за дългосрочно съхранение. Използвайки усъвършенствани генетични техники, изследователите трайно маркираха подгрупи от неврони на хипокампа, които се активират по време на обучение, което позволява надеждна идентификация. След това те използваха 3D алгоритми за електронна микроскопия и изкуствен интелект, за да създадат наномащабни реконструкции на възбудителните невронни мрежи, участващи в обучението.

Това проучване предоставя цялостен поглед върху структурните отличителни белези на формирането на паметта в един регион на мозъка. Освен това повдига нови въпроси за по-нататъшно изследване. Бъдещите проучвания ще бъдат от решаващо значение, за да се определи дали подобни механизми работят в различни времеви точки и невронни вериги. Освен това е необходимо допълнително изследване на молекулярния състав на мултисинаптичните бутони, за да се определи тяхната точна роля в паметта и други когнитивни процеси.

Изследването е подкрепено от финансиране от Националния институт по психично здраве, Националния институт по неврологични заболявания и инсулт и NIHИзследване на мозъка чрез насърчаване на иновативни невротехнологии® Initiative или The Brain Initiative®.

източници: