Sinirbilim

Anılar Korunmak İçin Nasıl Seçilir?

Özet: Araştırmacılar, beynin uyku sırasında hangi günlük deneyimlerin uzun süreli anılara dönüştürüleceğini nasıl seçtiğini ortaya çıkardı ve hipokampustaki “keskin dalga dalgacıklarının” kritik mekanizma olduğunu belirledi. Bu fenomen, keskin dalga dalgalarının takip ettiği olayların kalıcı anılara dönüşme ihtimalinin daha yüksek olduğunu gösteriyor. Araştırma, bu dalgalanmaların, duyusal deneyimleri takip eden boş duraklamalar sırasında meydana geldiğini, doğal bir etiketleme sistemi gibi davranarak uykudaki belirli nöronal kalıpları yeniden oynattığını ve güçlendirdiğini, dolayısıyla hafıza oluşumunu kolaylaştırdığını ortaya koyuyor.

Ana unsurlar:

  1. Bellek Etiketleri Olarak Keskin Dalga Dalgaları: Hipokampusta keskin dalga dalgalarının takip ettiği deneyimlerin uzun vadeli anılara dönüşme olasılığı daha yüksektir.
  2. Boşta Duraklatmalar ve Hafızanın Tekrar Oynatılması: Bu dalgalanmalar, uyanma deneyimlerinin ardından boşta kalan duraklamalar sırasında ortaya çıkıyor ve etiketli modeller uyku sırasında yeniden etkinleştiriliyor.
  3. Bellek Geliştirme Potansiyeli: Keskin dalga dalgalarını anlamak, hafızayı iyileştirebilecek veya travmatik hatıraları azaltabilecek gelecekteki terapilere veya cihazlara yol açabilir.

Kaynak: NYU Langone

Sinirbilimciler son yıllarda her gün yaşanan bazı deneyimlerin aynı gece uyku sırasında beyin tarafından kalıcı anılara dönüştürüldüğü fikrini ortaya attılar.

Şimdi yeni bir çalışma, uyku onları kalıcı hale getirene kadar hangi anıların beyinde oyalanacak kadar önemli olarak etiketlendiğini belirleyen bir mekanizma öneriyor.

NYU Grossman Tıp Fakültesi’nden araştırmacılar tarafından yürütülen çalışma, anıları kodlayan elektrik sinyallerini iletmek için “ateşleyen” veya pozitif ve negatif yük dengesinde dalgalanmalar yaratan nöronlar adı verilen beyin hücreleri etrafında dönüyor.

Hipokampus adı verilen beyin bölgesindeki büyük nöron grupları, ritmik döngüler halinde bir araya gelerek, milisaniyeler içinde karmaşık bilgileri kodlayabilen sinyal dizileri oluşturur.

Beynin geri kalanına “keskin dalga dalgacıkları” adı verilen bu “bağırmalar”, hipokampal nöronların yüzde 15’inin neredeyse aynı anda ateşlenmesini temsil ediyor ve aktiviteleri elektrotlar tarafından yakalanıp bir cihaza kaydedildiğinde aldıkları şekle göre adlandırılıyor. grafik.

Geçmiş çalışmalar dalgacıkları uyku sırasında hafıza oluşumuyla ilişkilendirirken, yeni çalışma dergide çevrimiçi olarak yayınlandı. Bilim 28 Mart’ta yapılan araştırma, gündüz olaylarının hemen ardından gelen beş ila 20 keskin dalga dalgasının uyku sırasında daha fazla tekrarlandığını ve böylece kalıcı anılar halinde pekiştirildiğini buldu. Çok az veya hiç keskin dalga dalgalarının takip etmediği olaylar, kalıcı anılar oluşturamadı.

Biggs Nörobilim Profesörü, MD, PhD, kıdemli çalışma yazarı György Buzsáki, “Çalışmamız, keskin dalga dalgalanmalarının beyin tarafından neyin tutulup neyin atılacağına ‘karar vermek’ için kullanılan fizyolojik mekanizma olduğunu ortaya koyuyor” dedi. NYU Langone Health’de Sinir Bilimi ve Fizyoloji.

Yürü ve Duraklat

Yeni çalışma bilinen bir modele dayanıyor: İnsanlar da dahil olmak üzere memeliler dünyayı birkaç dakikalığına deneyimliyor, sonra duraklıyor, sonra biraz daha deneyimliyor ve sonra tekrar duraklıyor. Çalışmanın yazarlarına göre, bir şeye dikkat ettiğimizde beyin hesaplaması sıklıkla “boşta” yeniden değerlendirme moduna geçiyor. Bu tür anlık duraklamalar gün boyunca meydana gelir, ancak en uzun dinlenme süreleri uyku sırasında meydana gelir.

Buzsaki ve meslektaşları daha önce duyusal bilgileri aktif olarak araştırırken veya hareket ederken keskin dalga dalgalanmalarının meydana gelmediğini, ancak yalnızca öncesinde veya sonrasında boşta kalan duraklamalar sırasında ortaya çıktığını tespit etmişti.

Mevcut çalışma, keskin dalga dalgalanmalarının, uyanma deneyimlerinden sonraki bu tür duraklamalar sırasında doğal etiketleme mekanizmasını temsil ettiğini ve etiketlenen nöronal modellerin görev sonrası uyku sırasında yeniden etkinleştirildiğini buldu.

Daha da önemlisi, keskin dalga dalgacıklarının, girdiğimiz her odayı ve bir farenin girdiği labirentin her kolunu kodlayan hipokampal “yer hücreleri”nin belirli bir sırayla ateşlenmesinden oluştuğu biliniyor.

Hatırlanan anılar için aynı hücreler biz uyurken yüksek hızda ateşlenir ve “kaydedilen olay her gece binlerce kez oynatılır.” Süreç, ilgili hücreler arasındaki bağlantıları güçlendirir.

Mevcut çalışma için, çalışma fareleri tarafından yapılan ardışık labirent koşuları, çok benzer deneyimler kaydedilmesine rağmen zaman içinde sürekli değişen hipokampal hücre popülasyonları tarafından elektrotlar aracılığıyla izlendi. Bu, ilk kez, uyanıkken duraklamalar sırasında dalgalanmaların meydana geldiği ve daha sonra uyku sırasında tekrar oynatıldığı labirent koşularını ortaya çıkardı.

Keskin dalga dalgalanmaları tipik olarak, bir fare her labirent koşusundan sonra şekerli bir ikramın tadını çıkarmak için durakladığında kaydedildi. Yazarlar, ödülün tüketilmesinin beyni, keskin dalga dalgalanmalarının meydana gelebilmesi için keşifsel bir modelden boş bir modele geçmeye hazırladığını söylüyor.

Araştırma ekibi, çift taraflı silikon problar kullanarak labirent koşuları sırasında hayvanların hipokampusunda aynı anda 500’e kadar nöron kaydetmeyi başardı. Bu da bir zorluk yarattı çünkü veriler ne kadar çok nöron bağımsız olarak kaydedilirse aşırı derecede karmaşık hale geliyor.

Ekip, verileri sezgisel olarak anlamak, nöronal aktiviteyi görselleştirmek ve hipotezler oluşturmak için, veri bütünlüğünü kaybetmeden, üç boyutlu bir görüntüyü düz bir görüntüye dönüştürmek gibi bazı yöntemlerle verideki boyut sayısını başarıyla azalttı. .

Buzsáki’nin araştırma enstitüsünde yüksek lisans öğrencisi olan ilk yazar Wannan (Winnie) Yang, PhD, “Dış dünyayı denklemden çıkarmak için çalıştık ve memeli beyninin doğuştan ve bilinçaltında bazı anıları kalıcı hale getirmek için etiketlediği mekanizmalara baktık” dedi. Laboratuvar.

“Böyle bir sistemin neden evrimleştiği hala bir sır, ancak gelecekteki araştırmalar hafızayı geliştirmek, hatta travmatik olayların hatırlanmasını azaltmak için keskin dalga dalgalarını ayarlayabilen cihazları veya terapileri ortaya çıkarabilir.”

Dr. Buzsáki ve Yang, NYU Langone Health’deki Nörobilim Enstitüsü’nden çalışmanın yazarları Roman Huszár ve Thomas Hainmueller’di. New York Üniversitesi Sinir Bilimi Merkezi’nden Kirill Kiselev ve Montréal’deki Quebec Yapay Zeka Enstitüsü Mila’dan Chen Sun da bir yazardı.

Finansman: Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüsü’nün R01MH122391 ve U19NS107616 bağışlarıyla desteklendi.

Bu hafıza araştırması haberi hakkında

Soyut

Hipokampal keskin dalga dalgalarıyla hafıza için deneyim seçimi

Deneyimlerin daha fazla pekiştirilmesi için öğrenme sırasında etiketlenmesi gerekir. Ancak kalıcı hafıza için deneyimleri seçen nörofizyolojik mekanizmalar bilinmemektedir.

Farelerde büyük ölçekli sinir kayıtlarını boyut azaltma teknikleriyle birleştirerek, ardışık labirent geçişlerinin sürekli olarak sürüklenen nöron popülasyonları tarafından takip edildiğini, hem ziyaret edilen yerlerin hem de karşılaşılan olayların nöronal imzalarını sağladığını gözlemledik.

Ödül tüketimi sırasında beyin durumu değiştiğinde, bazı denemelerde keskin dalga dalgalanmaları (SPW-R’ler) meydana geldi ve bunların spesifik spike içerikleri, onları çevreleyen deneme bloklarının kodunu çözdü.

Deneyim sonrası uyku sırasında, SPW-R’ler, uyanık SPW-R’ler sırasında en sık yeniden etkinleştirilen deneme bloklarını yeniden oynatmaya devam etti. Böylece uyanık SPW-R’lerin tekrar içeriği, deneyimin gelecekte kullanılmak üzere korunan ve birleştirilen yönlerini seçmek için nörofizyolojik bir etiketleme mekanizması sağlayabilir.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/sleep-memory-preservation-25835/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu