Studien visar den strukturella grunden för minnesbildning i mushjärnan

Studien visar den strukturella grunden för minnesbildning i mushjärnan

I en studie som stöds av National Institutes of Health (NIH), visade forskare den strukturella grunden för minnesbildning i ett brett nätverk av neuroner i mushjärnan. Detta arbete belyser den fundamentalt flexibla karaktären av minnesskapande, och beskriver inlärningsrelaterade förändringar på cellulär och subcellulär nivå med oöverträffad upplösning. Att förstå denna flexibilitet kan förklara varför minne och inlärningsprocesser ibland går fel.

Resultaten, publicerade iVetenskapvisade att neuroner associerade med ett minnesspår omorganiserade sina kopplingar till andra neuroner genom en atypisk koppling som kallas en multisynaptisk bouton. I en multisynaptisk bouton kontaktar neurons axon som sänder signalen med informationsförsäljning flera neuroner som tar emot signalen. Enligt forskarna kan multisynaptiska boutons möjliggöra den cellulära flexibiliteten för informationskodning som observerats i tidigare studier.

Forskarna fann också att nervceller som är involverade i minnesbildning inte var förenade med varandra. Detta fynd utmanar idén om "neuroner som skjuter tillsammans", som en traditionell inlärningsteori förutspår.

Dessutom observerade forskarna att neuroner associerade med ett minnesspår omorganiserade vissa intracellulära strukturer som stödjer energi och kommunikation och plasticitet i neuronala anslutningar. Dessa neuroner hade också ökade interaktioner med stödjande celler som kallas astrocyter.

Med hjälp av en kombination av avancerade genetiska verktyg, 3D-elektronmikroskopi och artificiell intelligens, forskare Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Den här bilden visar en AI-assisterad 3D-rekonstruktion i nanoskala av neuronala synapser i musens hippocampus.

Um strukturelle Merkmale im Zusammenhang mit dem Lernen zu untersuchen, setzten die Forscher Mäuse einer Konditionierungsaufgabe aus und untersuchten die Hippocampus -Region des Gehirns etwa 1 Woche später. Sie haben diesen Zeitpunkt ausgewählt, weil es auftritt, nachdem Erinnerungen zum ersten Mal codiert wurden, aber bevor sie für eine langfristige Lagerung neu organisiert werden. Mithilfe fortschrittlicher genetischer Techniken markierten die Forscher dauerhaft Untergruppen von Hippocampus -Neuronen, die während des Lernens aktiviert wurden, was eine zuverlässige Identifizierung ermöglichte. Anschließend verwendeten sie 3D -Algorithmen zur 3D -Elektronenmikroskopie und künstliche Intelligenz, um nanoskalige Rekonstruktionen der am Lernen beteiligten exzitatorischen neuronalen Netze zu erstellen.

This study provides a comprehensive look at the structural hallmarks of memory formation in one brain region. It also raises new questions for further exploration. Future studies will be crucial to determine whether similar mechanisms operate across different time points and neural circuits. Dessutom krävs ytterligare undersökning av den molekylära sammansättningen av multisynaptiska boutons för att bestämma deras exakta roll i minnet och andra kognitiva processer.

Forskningen stöddes av finansiering från National Institute of Mental Health, National Institute of Neurological Disorders and Stroke och NIHGehirnforschung durch Förderung innovativer Neurotechnologien® Initiative eller The Brain Initiative®.

Källor: