Studie ukazuje strukturální základ formování paměti v mozku myši

Studie ukazuje strukturální základ formování paměti v mozku myši

Ve studii podporované Národním institutem zdraví (NIH) vědci prokázali strukturální základ formování paměti v široké síti neuronů v mozku myší. Tato práce osvětluje zásadně flexibilní povahu vytváření paměti a popisuje změny související s učením na buněčné a subcelulární úrovni s bezprecedentním rozlišením. Pochopení této flexibility může vysvětlit, proč se paměť a procesy učení někdy pokazí.

Výsledky, zveřejněné vVědaukázal, že neurony spojené s paměťovou stopou reorganizovaly své spojení s jinými neurony prostřednictvím atypického spojení nazývaného multisynaptický bouton. V multisynaptickém boutonu axon neuronu, který přenáší signál s prodejem informací, kontaktuje několik neuronů, které přijímají signál. Podle výzkumníků mohou multisynaptické boutony umožnit buněčnou flexibilitu kódování informací pozorovanou v předchozích studiích.

Vědci také zjistili, že neurony podílející se na tvorbě paměti nebyly vzájemně přednostně spojeny. Toto zjištění zpochybňuje myšlenku „spolu střílejících neuronů“, jak předpovídá tradiční teorie učení.

Kromě toho vědci pozorovali, že neurony spojené s paměťovou stopou reorganizovaly určité intracelulární struktury, které podporují energii a komunikaci a plasticitu v neuronových spojeních. Tyto neurony také měly zvýšené interakce s podpůrnými buňkami známými jako astrocyty.

Pomocí kombinace pokročilých genetických nástrojů, 3D elektronové mikroskopie a umělé inteligence vědci Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Tento obrázek ukazuje 3D rekonstrukci neuronových synapsí v myším hipokampu v nanoměřítku za pomoci AI.

Aby vědci studovali strukturální rysy související s učením, vystavili myši kondičnímu úkolu a o týden později zkoumali oblast hippocampu v mozku. Vybrali si tento čas, protože k němu dochází po prvním zakódování pamětí, ale před jejich reorganizací pro dlouhodobé uložení. Pomocí pokročilých genetických technik vědci trvale označili podskupiny hipokampálních neuronů, které se aktivovaly během učení, což umožnilo spolehlivou identifikaci. Poté použili algoritmy 3D elektronové mikroskopie a umělou inteligenci k vytvoření rekonstrukcí nanoměřítek excitačních neuronových sítí zapojených do učení.

Tato studie poskytuje komplexní pohled na strukturální znaky formování paměti v jedné oblasti mozku. To také vyvolává nové otázky pro další zkoumání. Budoucí studie budou klíčové pro určení, zda podobné mechanismy fungují v různých časových bodech a neurálních obvodech. Kromě toho je zapotřebí další zkoumání molekulárního složení multisynaptických boutonů, aby se určila jejich přesná role v paměti a dalších kognitivních procesech.

Výzkum byl podpořen finančními prostředky z Národního institutu duševního zdraví, Národního institutu neurologických poruch a mrtvice a NIHVýzkum mozku podporou inovativních neurotechnologií® Initiative nebo The Brain Initiative®.

Zdroje: