Pētījums parāda atmiņas veidošanās strukturālo pamatu peles smadzenēs

Pētījums parāda atmiņas veidošanās strukturālo pamatu peles smadzenēs

Pētījumā, ko atbalstīja Nacionālie veselības institūti (NIH), pētnieki parādīja atmiņas veidošanās strukturālo pamatu plašā neironu tīklā peles smadzenēs. Šis darbs izgaismo atmiņas veidošanas fundamentāli elastīgo raksturu, aprakstot ar mācīšanos saistītās izmaiņas šūnu un subcelulārā līmenī ar nepieredzētu izšķirtspēju. Izpratne par šo elastību var izskaidrot, kāpēc atmiņa un mācīšanās procesi dažreiz notiek nepareizi.

Rezultāti, kas publicētiZinātneparādīja, ka neironi, kas saistīti ar atmiņas pēdām, pārkārtoja savus savienojumus ar citiem neironiem, izmantojot netipisku savienojumu, ko sauc par daudzsinaptisko boutonu. Multi-sinaptiskajā boutonā neirona aksons, kas pārraida signālu ar informācijas pārdošanu, sazinās ar vairākiem neironiem, kas saņem signālu. Pēc pētnieku domām, multisinaptiskie boutoni var nodrošināt iepriekšējos pētījumos novēroto informācijas kodēšanas elastību.

Pētnieki arī atklāja, ka atmiņas veidošanā iesaistītie neironi nebija galvenokārt saistīti viens ar otru. Šis atklājums izaicina ideju par "neironu sašaušanu kopā", kā paredz tradicionālā mācīšanās teorija.

Turklāt pētnieki novēroja, ka neironi, kas saistīti ar atmiņas pēdām, reorganizēja noteiktas intracelulāras struktūras, kas atbalsta enerģiju un komunikāciju un plastiskumu neironu savienojumos. Šiem neironiem bija arī pastiprināta mijiedarbība ar atbalsta šūnām, kas pazīstamas kā astrocīti.

Izmantojot progresīvu ģenētisko rīku, 3D elektronu mikroskopijas un mākslīgā intelekta kombināciju, pētnieki Marko Uytiepo, Antons Maksimovs, Ph.D.

Šajā attēlā parādīta AI atbalstīta nanomēroga 3D neironu sinapses rekonstrukcija peles hipokampā.

Lai izpētītu strukturālās iezīmes, kas saistītas ar mācīšanos, pētnieki pakļāva peles kondicionēšanas uzdevumam un apmēram nedēļu vēlāk pārbaudīja smadzeņu hipokampa reģionu. Viņi izvēlējās šo laiku, jo tas notiek pēc tam, kad atmiņas ir pirmo reizi kodētas, bet pirms tās tiek reorganizētas ilgstošai glabāšanai. Izmantojot progresīvas ģenētiskās metodes, pētnieki pastāvīgi iezīmēja hipokampu neironu apakškopas, kas aktivizējās mācīšanās laikā, ļaujot droši identificēt. Pēc tam viņi izmantoja 3D elektronu mikroskopijas algoritmus un mākslīgo intelektu, lai izveidotu mācībās iesaistīto ierosinošo neironu tīklu nanomēroga rekonstrukcijas.

Šis pētījums sniedz visaptverošu ieskatu atmiņas veidošanās strukturālajās pazīmēs vienā smadzeņu reģionā. Tas arī rada jaunus jautājumus turpmākai izpētei. Turpmākie pētījumi būs ļoti svarīgi, lai noteiktu, vai līdzīgi mehānismi darbojas dažādos laika punktos un neironu ķēdēs. Turklāt ir nepieciešama turpmāka multisinaptisko boutonu molekulārā sastāva izpēte, lai noteiktu to precīzu lomu atmiņā un citos kognitīvajos procesos.

Pētījums tika atbalstīts ar finansējumu no Nacionālā garīgās veselības institūta, Nacionālā neiroloģisko traucējumu un insulta institūta un NIHSmadzeņu pētniecība, veicinot inovatīvas neirotehnoloģijas® Initiative vai The Brain Initiative®.

Avoti: