Studija pokazuje strukturnu osnovu formiranja pamćenja u mozgu miša

Studija pokazuje strukturnu osnovu formiranja pamćenja u mozgu miša

U studiji koju je podržao Nacionalni institut za zdravlje (NIH), istraživači su pokazali strukturnu osnovu formiranja pamćenja u širokoj mreži neurona u mozgu miša. Ovaj rad osvjetljava fundamentalno fleksibilnu prirodu stvaranja memorije, opisujući promjene povezane s učenjem na staničnoj i podstaničnoj razini s rezolucijom bez presedana. Razumijevanje ove fleksibilnosti može objasniti zašto procesi pamćenja i učenja ponekad krenu krivo.

Rezultati, objavljeni uZnanostpokazalo je da su neuroni povezani s tragom pamćenja reorganizirali svoje veze s drugim neuronima putem atipične veze koja se naziva multisinaptički bouton. U multi-sinaptičkom krugu, akson neurona koji prenosi signal s informacijama kontaktira nekoliko neurona koji primaju signal. Prema istraživačima, multisinaptički gumbi mogu omogućiti staničnu fleksibilnost kodiranja informacija uočenu u prethodnim studijama.

Istraživači su također otkrili da neuroni uključeni u formiranje pamćenja nisu prvenstveno povezani jedni s drugima. Ovo otkriće dovodi u pitanje ideju "neurona koji pucaju zajedno", kako predviđa tradicionalna teorija učenja.

Osim toga, istraživači su primijetili da su neuroni povezani s tragom pamćenja reorganizirali određene unutarstanične strukture koje podržavaju energiju i komunikaciju te plastičnost u neuronskim vezama. Ti su neuroni također imali pojačane interakcije s potpornim stanicama poznatim kao astrociti.

Koristeći kombinaciju naprednih genetskih alata, 3D elektronske mikroskopije i umjetne inteligencije, znanstvenici Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Ova slika prikazuje 3D rekonstrukciju neuronskih sinapsi u mišjem hipokampusu uz pomoć umjetne inteligencije.

Kako bi proučili strukturne značajke povezane s učenjem, istraživači su izložili miševe zadatku kondicioniranja i ispitali područje hipokampusa u mozgu otprilike 1 tjedan kasnije. Odabrali su ovo vrijeme jer se događa nakon što su sjećanja prvi put kodirana, ali prije nego što se reorganiziraju za dugotrajnu pohranu. Koristeći napredne genetske tehnike, istraživači su trajno označili podskupove neurona hipokampusa koji su se aktivirali tijekom učenja, omogućujući pouzdanu identifikaciju. Zatim su upotrijebili algoritme 3D elektronske mikroskopije i umjetnu inteligenciju za stvaranje nanorazmjernih rekonstrukcija ekscitatornih neuronskih mreža uključenih u učenje.

Ova studija pruža sveobuhvatan pogled na strukturna obilježja formiranja pamćenja u jednoj regiji mozga. Također postavlja nova pitanja za daljnje istraživanje. Buduće studije bit će ključne za utvrđivanje djeluju li slični mehanizmi u različitim vremenskim točkama i neuralnim krugovima. Dodatno, potrebno je daljnje istraživanje molekularnog sastava multisinaptičkih boutona kako bi se odredila njihova točna uloga u pamćenju i drugim kognitivnim procesima.

Istraživanje su financirali Nacionalni institut za mentalno zdravlje, Nacionalni institut za neurološke poremećaje i moždani udar i NIHIstraživanje mozga promicanjem inovativnih neurotehnologija® Initiative ili The Brain Initiative®.

Izvori: