Studiul arată baza structurală a formării memoriei în creierul șoarecelui

Studiul arată baza structurală a formării memoriei în creierul șoarecelui

Într-un studiu susținut de National Institutes of Health (NIH), cercetătorii au demonstrat baza structurală a formării memoriei într-o rețea largă de neuroni din creierul șoarecelui. Această lucrare luminează natura fundamental flexibilă a creării memoriei, descriind schimbările legate de învățare la niveluri celulare și subcelulare cu o rezoluție fără precedent. Înțelegerea acestei flexibilități poate explica de ce memoria și procesele de învățare merg uneori prost.

Rezultatele, publicate înŞtiinţăa arătat că neuronii asociați cu o urmă de memorie și-au reorganizat conexiunile cu alți neuroni printr-o conexiune atipică numită un bouton multi-sinaptic. Într-un buton multi-sinaptic, axonul neuronului care transmite semnalul cu vânzări de informații contactează mai mulți neuroni care primesc semnalul. Potrivit cercetătorilor, butoanele multisinaptice pot permite flexibilitatea celulară a codificării informațiilor observată în studiile anterioare.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că neuronii implicați în formarea memoriei nu erau conectați în mod preferențial între ei. Această descoperire provoacă ideea „neuronilor care se declanșează împreună”, așa cum prezice o teorie tradițională a învățării.

În plus, cercetătorii au observat că neuronii asociați cu o urmă de memorie au reorganizat anumite structuri intracelulare care susțin energia și comunicarea și plasticitatea în conexiunile neuronale. Acești neuroni au avut, de asemenea, interacțiuni crescute cu celulele de susținere cunoscute sub numele de astrocite.

Folosind o combinație de instrumente genetice avansate, microscopie electronică 3D și inteligență artificială, cercetătorii Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Această imagine arată o reconstrucție 3D la scară nanometrică asistată de IA a sinapselor neuronale din hipocampul șoarecelui.

Pentru a studia caracteristicile structurale legate de învățare, cercetătorii au expus șoarecii la o sarcină de condiționare și au examinat regiunea hipocampului a creierului aproximativ o săptămână mai târziu. Ei au ales acest moment pentru că apare după ce amintirile sunt mai întâi codificate, dar înainte de a fi reorganizate pentru stocare pe termen lung. Folosind tehnici genetice avansate, cercetătorii au etichetat permanent subseturi de neuroni hipocampi care s-au activat în timpul învățării, permițând o identificare fiabilă. Apoi au folosit algoritmi de microscopie electronică 3D și inteligență artificială pentru a crea reconstrucții la scară nanometrică ale rețelelor neuronale excitatorii implicate în învățare.

Acest studiu oferă o privire cuprinzătoare asupra caracteristicilor structurale ale formării memoriei într-o regiune a creierului. De asemenea, ridică noi întrebări pentru explorare ulterioară. Studiile viitoare vor fi cruciale pentru a determina dacă mecanisme similare funcționează în diferite momente de timp și circuite neuronale. În plus, este necesară investigarea suplimentară a compoziției moleculare a butonilor multisinaptici pentru a determina rolul lor precis în memorie și în alte procese cognitive.

Cercetarea a fost susținută de finanțare de la Institutul Național de Sănătate Mintală, Institutul Național de Tulburări Neurologice și AVC și NIHCercetarea creierului prin promovarea neurotehnologiilor inovatoare® Initiative sau The Brain Initiative®.

Surse: