Študija prikazuje strukturno osnovo oblikovanja spomina v mišjih možganih

Študija prikazuje strukturno osnovo oblikovanja spomina v mišjih možganih

V študiji, ki jo je podprl Nacionalni inštitut za zdravje (NIH), so raziskovalci dokazali strukturno osnovo oblikovanja spomina v široki mreži nevronov v mišjih možganih. To delo osvetljuje temeljno prilagodljivo naravo ustvarjanja spomina in opisuje spremembe, povezane z učenjem, na celični in podcelični ravni z izjemno ločljivostjo. Razumevanje te prilagodljivosti lahko pojasni, zakaj gresta spomin in procesi učenja včasih narobe.

Rezultati, objavljeni vZnanostje pokazalo, da so nevroni, povezani s spominsko sledjo, reorganizirali svoje povezave z drugimi nevroni prek atipične povezave, imenovane multisinaptični bouton. Pri večsinaptični poti se akson nevrona, ki prenaša signal z informacijami, poveže z več nevroni, ki sprejmejo signal. Po mnenju raziskovalcev lahko multisinaptični gumbi omogočijo celično prožnost kodiranja informacij, opaženo v prejšnjih študijah.

Raziskovalci so tudi ugotovili, da nevroni, ki sodelujejo pri oblikovanju spomina, niso prednostno povezani drug z drugim. Ta ugotovitev izpodbija idejo o "nevronih, ki streljajo skupaj", kot napoveduje tradicionalna teorija učenja.

Poleg tega so raziskovalci opazili, da so nevroni, povezani s spominsko sledjo, reorganizirali določene znotrajcelične strukture, ki podpirajo energijo in komunikacijo ter plastičnost nevronskih povezav. Ti nevroni so imeli tudi povečane interakcije s podpornimi celicami, znanimi kot astrociti.

Z uporabo kombinacije naprednih genetskih orodij, 3D elektronske mikroskopije in umetne inteligence so raziskovalci Marco Uytiepo, Anton Maximov, dr.

Ta slika prikazuje 3D-rekonstrukcijo nevronskih sinaps v hipokampusu miši, podprto z umetno inteligenco.

Za preučevanje strukturnih značilnosti, povezanih z učenjem, so raziskovalci miši izpostavili nalogi kondicioniranja in približno 1 teden pozneje pregledali področje možganov hipokampusa. Ta čas so izbrali, ker se pojavi po prvem kodiranju spominov, vendar preden so reorganizirani za dolgoročno shranjevanje. Z uporabo naprednih genetskih tehnik so raziskovalci trajno označili podskupine hipokampalnih nevronov, ki so se aktivirali med učenjem, kar je omogočilo zanesljivo identifikacijo. Nato so uporabili algoritme 3D elektronske mikroskopije in umetno inteligenco, da bi ustvarili nanometrske rekonstrukcije ekscitatornih nevronskih mrež, ki sodelujejo pri učenju.

Ta študija zagotavlja celovit pogled na strukturne značilnosti oblikovanja spomina v eni možganski regiji. Odpira tudi nova vprašanja za nadaljnje raziskovanje. Prihodnje študije bodo ključne za ugotovitev, ali podobni mehanizmi delujejo v različnih časovnih točkah in nevronskih vezjih. Poleg tega je potrebna nadaljnja preiskava molekularne sestave multisinaptičnih gumbov, da se določi njihova natančna vloga v spominu in drugih kognitivnih procesih.

Raziskava je bila podprta s financiranjem Nacionalnega inštituta za duševno zdravje, Nacionalnega inštituta za nevrološke motnje in možgansko kap ter NIHRaziskovanje možganov s spodbujanjem inovativnih nevrotehnologij® Initiative ali The Brain Initiative®.

Viri: