Uuring näitab mälu kujunemise struktuurset alust hiire ajus

Uuring näitab mälu kujunemise struktuurset alust hiire ajus

Riiklike tervishoiuinstituutide (NIH) toetatud uuringus näitasid teadlased mälu moodustumise struktuurset alust hiire aju laias neuronite võrgustikus. See töö valgustab mälu loomise põhimõtteliselt paindlikku olemust, kirjeldades enneolematu eraldusvõimega õppimisega seotud muutusi rakulisel ja subtsellulaarsel tasandil. Selle paindlikkuse mõistmine võib selgitada, miks mälu ja õppimisprotsessid mõnikord valesti lähevad.

Tulemused, mis avaldati aastalTeadusnäitas, et mälujäljega seotud neuronid korraldasid oma ühendused teiste neuronitega ümber ebatüüpilise ühenduse kaudu, mida nimetatakse multi-sünaptiliseks boutoniks. Multi-sünaptilises boutonis võtab infomüügiga signaali edastava neuroni akson ühendust mitme signaali vastuvõtva neuroniga. Teadlaste sõnul võivad multisünaptilised boutonid võimaldada varasemates uuringutes täheldatud teabe kodeerimise rakulist paindlikkust.

Teadlased leidsid ka, et mälu moodustamisega seotud neuronid ei olnud eelistatavalt üksteisega ühendatud. See leid seab kahtluse alla idee "neuronitest tulistada koos", nagu traditsiooniline õppimisteooria ennustab.

Lisaks täheldasid teadlased, et mälujäljega seotud neuronid korraldasid ümber teatud rakusisesed struktuurid, mis toetavad energiat ja sidet ning neuronite ühenduste plastilisust. Nendel neuronitel oli ka suurenenud koostoime tugirakkudega, mida nimetatakse astrotsüütideks.

Kasutades täiustatud geneetiliste tööriistade, 3D-elektronmikroskoopia ja tehisintellekti kombinatsiooni, uurisid teadlased Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Sellel pildil on AI-toega 3D-rekonstrueerimine neuronite sünapsides hiire hipokampuses.

Õppimisega seotud struktuuriliste tunnuste uurimiseks viisid teadlased hiired läbi konditsioneerimisülesande ja uurisid umbes nädal hiljem aju hipokampuse piirkonda. Nad valisid selle aja, kuna see toimub pärast mälestuste esmakordset kodeerimist, kuid enne nende pikaajaliseks säilitamiseks ümberkorraldamist. Täiustatud geneetiliste tehnikate abil märgistasid teadlased püsivalt hipokampuse neuronite alamhulgad, mis aktiveerusid õppimise ajal, võimaldades usaldusväärset tuvastamist. Seejärel kasutasid nad 3D-elektronmikroskoopia algoritme ja tehisintellekti, et luua õppimisega seotud ergastavate närvivõrkude nanomõõtmelisi rekonstruktsioone.

See uuring annab põhjaliku ülevaate mälu moodustumise struktuurilistest tunnustest ühes ajupiirkonnas. See tõstatab ka uusi küsimusi edasiseks uurimiseks. Tulevased uuringud on otsustava tähtsusega, et teha kindlaks, kas sarnased mehhanismid toimivad erinevates ajapunktides ja närviahelates. Lisaks on vaja täiendavalt uurida multisünaptiliste boutonite molekulaarset koostist, et määrata nende täpne roll mälus ja muudes kognitiivsetes protsessides.

Uuringut toetasid riikliku vaimse tervise instituudi, riikliku neuroloogiliste häirete ja insuldi instituudi ning NIH rahalised vahendid.Aju-uuringud uuenduslike neurotehnoloogiate edendamise kaudu® Initiative või The Brain Initiative®.

Allikad: