Tyrimas parodo struktūrinį atminties formavimosi pelių smegenyse pagrindą

Tyrimas parodo struktūrinį atminties formavimosi pelių smegenyse pagrindą

Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) remiamame tyrime mokslininkai įrodė struktūrinį atminties formavimo pagrindą plačiame pelių smegenų neuronų tinkle. Šis darbas nušviečia iš esmės lankstų atminties kūrimo pobūdį, aprašydamas su mokymusi susijusius pokyčius ląstelių ir tarpląsteliniame lygmenyse su precedento neturinčia raiška. Šio lankstumo supratimas gali paaiškinti, kodėl atmintis ir mokymosi procesai kartais sugenda.

Rezultatai, paskelbti mMokslasparodė, kad neuronai, susiję su atminties pėdsakais, pertvarkė savo ryšius su kitais neuronais per netipinį ryšį, vadinamą daugialypiu sinapsiniu boutonu. Daugialypiame butone neurono aksonas, perduodantis signalą su informacija, susisiekia su keliais signalą priimančiais neuronais. Pasak mokslininkų, multisinapsiniai boutonai gali suteikti informacijos kodavimo lankstumą, pastebėtą ankstesniuose tyrimuose.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad atminties formavime dalyvaujantys neuronai nebuvo pirmiausia sujungti vienas su kitu. Šis atradimas meta iššūkį „neuronų šaudymo kartu“ idėjai, kaip numato tradicinė mokymosi teorija.

Be to, mokslininkai pastebėjo, kad neuronai, susiję su atminties pėdsakais, pertvarkė tam tikras tarpląstelines struktūras, kurios palaiko energiją ir ryšį bei neuronų jungčių plastiškumą. Šie neuronai taip pat padidino sąveiką su pagalbinėmis ląstelėmis, žinomomis kaip astrocitai.

Naudodami pažangių genetinių įrankių, 3D elektronų mikroskopijos ir dirbtinio intelekto derinį, mokslininkai Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Šiame paveikslėlyje parodyta AI padedama nanoskalės 3D neuronų sinapsių rekonstrukcija pelės hipokampe.

Siekdami ištirti su mokymusi susijusias struktūrines ypatybes, mokslininkai peles paveikė kondicionavimo užduotyje ir maždaug po savaitės ištyrė smegenų hipokampo sritį. Jie pasirinko šį laiką, nes jis įvyksta pirmą kartą užkodavus prisiminimus, bet prieš juos pertvarkant ilgalaikiam saugojimui. Naudodami pažangius genetinius metodus, mokslininkai visam laikui pažymėjo hipokampo neuronų pogrupius, kurie suaktyvėjo mokymosi metu, todėl buvo galima patikimai identifikuoti. Tada jie panaudojo 3D elektronų mikroskopijos algoritmus ir dirbtinį intelektą, kad sukurtų sužadinamųjų neuroninių tinklų, dalyvaujančių mokymesi, nanoskalės rekonstrukcijas.

Šis tyrimas išsamiai apžvelgia struktūrinius atminties formavimosi viename smegenų regione požymius. Tai taip pat kelia naujų klausimų tolesniam tyrimui. Būsimi tyrimai bus labai svarbūs nustatant, ar panašūs mechanizmai veikia skirtinguose laiko taškuose ir neuroninėse grandinėse. Be to, norint nustatyti tikslų jų vaidmenį atmintyje ir kituose pažinimo procesuose, reikia toliau tirti multisinaptinių boutonų molekulinę sudėtį.

Tyrimas buvo paremtas Nacionalinio psichikos sveikatos instituto, Nacionalinio neurologinių sutrikimų ir insulto instituto ir NIH.Smegenų tyrimai skatinant naujoviškas neurotechnologijas® Initiative arba The Brain Initiative®.

Šaltiniai: