A tanulmány bemutatja az egér agyában a memória kialakulásának szerkezeti alapjait

A tanulmány bemutatja az egér agyában a memória kialakulásának szerkezeti alapjait

A National Institutes of Health (NIH) által támogatott tanulmányban a kutatók az egér agy neuronjainak széles hálózatában mutatták be a memória kialakulásának szerkezeti alapjait. Ez a munka az emlékezetalkotás alapvetően rugalmas természetét világítja meg, és példátlan felbontással írja le a tanulással összefüggő változásokat sejt- és szubcelluláris szinten. Ennek a rugalmasságnak a megértése megmagyarázhatja, hogy a memória és a tanulási folyamatok néha miért mennek rosszul.

Az eredményeket ben tették közzéTudománykimutatta, hogy az emléknyomhoz kapcsolódó neuronok egy atipikus kapcsolaton keresztül, amelyet multi-szinaptikus boutonnak neveznek, újraszervezték kapcsolataikat más neuronokkal. A multi-szinaptikus boutonban a jelet információértékesítéssel továbbító neuron axonja kapcsolatba lép több olyan neuronnal, amelyek a jelet fogadják. A kutatók szerint a multiszinaptikus boutonok lehetővé tehetik az információkódolás sejtszintű rugalmasságát a korábbi vizsgálatokban.

A kutatók azt is megállapították, hogy az emlékezet kialakításában részt vevő neuronok nem voltak előszeretettel kapcsolatban egymással. Ez a megállapítás megkérdőjelezi a „neuronok együtt tüzelésének” gondolatát, ahogy azt egy hagyományos tanuláselmélet jósolja.

Emellett a kutatók megfigyelték, hogy az emléknyomhoz kapcsolódó neuronok átszerveztek bizonyos intracelluláris struktúrákat, amelyek támogatják az energiát, a kommunikációt és a plaszticitást a neuronális kapcsolatokban. Ezek a neuronok fokozott kölcsönhatást mutattak az asztrocitáknak nevezett támogató sejtekkel.

A fejlett genetikai eszközök, a 3D elektronmikroszkópia és a mesterséges intelligencia kombinációját használva Marco Uytiepo, Anton Maximov Ph.D.

Ez a kép az egér hippokampuszában lévő neuronális szinapszisok MI-vel segített nanoméretű 3D rekonstrukcióját mutatja.

A tanulással kapcsolatos szerkezeti jellemzők tanulmányozása érdekében a kutatók az egereket kondicionáló feladatnak tették ki, és körülbelül 1 héttel később megvizsgálták az agy hippokampusz régióját. Azért választották ezt az időt, mert ez az emlékek első kódolása után következik be, de még mielőtt átszerveznék őket hosszú távú tárolás céljából. Fejlett genetikai technikák segítségével a kutatók tartósan megjelölték a hippocampalis neuronok azon részhalmazait, amelyek tanulás közben aktiválódtak, lehetővé téve a megbízható azonosítást. Ezután 3D elektronmikroszkópos algoritmusokat és mesterséges intelligenciát használtak a tanulásban részt vevő gerjesztő neurális hálózatok nanoméretű rekonstrukcióinak létrehozására.

Ez a tanulmány átfogó pillantást ad a memória kialakulásának szerkezeti jellemzőire egy agyi régióban. Új kérdéseket is felvet a további feltáráshoz. A jövőbeni tanulmányok döntő fontosságúak lesznek annak meghatározásában, hogy hasonló mechanizmusok működnek-e különböző időpontokban és idegi áramkörökben. Ezenkívül a multiszinaptikus boutonok molekuláris összetételének további vizsgálata szükséges ahhoz, hogy meghatározzuk pontos szerepüket a memóriában és más kognitív folyamatokban.

A kutatást az Országos Mentális Egészségügyi Intézet, az Országos Neurológiai Zavarok és Stroke Intézet és az NIH finanszírozta.Agykutatás az innovatív neurotechnológiák támogatásával® Kezdeményezés vagy The Brain Initiative®.

Források: