Çalışma, yeni keşfedilen hafıza oluşumunun nüanslarını ortaya çıkardı

Dergide yer alan çalışmanın baş yazarı New York Üniversitesi’nden Nikolay V. Kukushkin, “Tekrar, hafıza oluşumu için iyi belgelenmiş bir tetikleyicidir – bir şey ne kadar çok tekrarlanırsa o kadar iyi hatırlanır” diye açıklıyor. Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (PNAS). “Ancak, beynin mekanizması bundan daha karmaşıktır. Araştırmamız, bireysel tekrarlanan olayların etkilerinin daha incelikli şekillerde etkileşime girdiğini ve uzun süreli hatıralar oluşturmak için çalışma konusunda farklı rollere sahip olduğunu gösteriyor – nöronlar sadece tekrarı değil, aynı zamanda en emir tekrarlanan deneyimler ve bu bilgileri, anıları oluştururken bu olayların farklı kalıpları arasında ayrım yapmak için kullanabilir.”

“Örneğin, nöronlar, artan yoğunluk sırasına göre iki olay arasındaki farkı ve zıt sırada aynı iki olay arasındaki farkı söyleyebilir, ancak yoğunluk zamanla artarsa ​​bir hafıza oluşturur” diye ekliyor.

NYU’nun Sinir Bilimi Merkezi’nde profesör olan Thomas Carew ve bir NYU araştırmacısı olan Tasnim Tabassum’u da içeren araştırmacılar, iyi belgelenmiş bir nörolojik sürecin arkasında ne olduğunu daha iyi anlamaya çalıştılar – özellikle, tekrarlanan olayların uzun vadeli tetiklediğini. bireysel olayların bunu başaramadığı bellek.

Belirsiz olan şey nasıl Tekrarlanan olaylar bir hafıza oluşturmak için birbirleriyle etkileşime girer.

Bu soruyu araştırmak için bilim adamları, Aplysia californicaCalifornia deniz salyangozu. Aplizi basit hafızaları moleküler ve hücresel düzeyde iyi anlaşıldığı için bu tür araştırmalar için model bir organizmadır. Onları kontrol eden nöronlar, çalışmanın yazarlarının burada yaptığı gibi, bellek oluşumunun tüm temel bileşenlerini yeniden üreterek bir Petri kabında izole edilebilir ve incelenebilir. Araştırmacılar, tekrarlanan kimyasal darbeler uygulayarak bu nöronları “eğitmişler”. ApliziTipik olarak deneylerde kullanılan hafif elektrik çarpması gibi uyaranlara verilen tepkiler. Daha sonra nöronlar arasındaki bağlantıların uzun süreli güçlenmesini izlediler, böylece uzun süreli bir hafızanın oluşumunu taklit edip gözlemlediler.

“İki denemeli öğrenme, bir tekniktir. Aplizihatta izole Aplizi NYU Sinir Bilimi Merkezi’nde araştırmacı ve NYU’da Liberal Çalışmalar bölümünde klinik yardımcı doçent olan Kukushkin, “Nöronlar, iki deneyimden sonra uzun süreli bir hafıza oluşturmak için yapılabilir” diye açıklıyor. zaman içinde uygun bir şekilde yerleştirilmişlerse, yapın.”

Bu deneylerin bir parçası olarak, araştırmacılar, bellek için gerekli olan protein ERK’nin ortaya çıkan aktivitesini özel olarak incelediler.

Daha önce bilim adamları, öğrenme sürecinde ERK aktivasyonunun oluşması gerektiğini düşünmüştü. Ama içinde PNAS Araştırmada, araştırmacılar daha karmaşık bir dinamik buldular: ERK’yi aktive eden (ve dolayısıyla hafızayı destekleyen) ve onu devre dışı bırakan (ve dolayısıyla hafızaya karşı çıkan) moleküller arasında bir “çekiş”.

Sadece tek bir denemeden sonra, “halat çekmenin” devre dışı bırakan tarafının galip geldiğini ve ERK faaliyetinin durdurularak hafıza oluşumunu engellediğini belirtiyorlar. Buna karşılık, önlemek için ikinci bir deneme gerekliydi. azalmak ERK aktivitesinde, böylece hatıraların tutunmasına izin verir.

Bilim adamları, eğitim prosedürünün farklı varyasyonlarını kullandılar – uyarım modeline bağlı olarak hafızayı farklı şekilde etkileyen değişiklikler. Elektrik şoklarını taklit etmek için kullanılan kimyasalların konsantrasyonunu değiştirerek bireysel eğitim etkinliklerinin “yoğunluğunu” değiştirdiler. İki denemeli antrenman farklı yoğunluktaki olayları içerdiğinde, sadece “zayıf-güçlü” antrenman modeli uzun süreli hafıza üretirken, ters “güçlü-zayıf” dizisi bunu başaramadı. Başka bir deyişle, aynı denemeler kombinasyonu, yalnızca yoğunlukta artarsa ​​bir etkiye sahipti, ancak zamanla yoğunlukta azalma olmadıysa. Bilim adamları, bunun, artan uyaranların hafızasına öncelik vermek için evrimsel bir adaptasyonu temsil edebileceğini öne sürüyorlar – işaret ettikleri gibi, yoğunluğu artan olayların, yoğunluğu azalan olaylardan daha fazla öngörücü güce sahip olduğunu öne sürüyorlar.

Kukushkin, “Uzun süreli hafıza oluşumu, ERK halat çekmenin iki rakip tarafından hangisinin zaman içinde kazandığına bağlıdır,” diye açıklıyor. “Ama belki de daha önemlisi, çalışma, tekrarlanan olayların etkilerinin basitçe birikmediğini gösteriyor. Aslında, uzun süreli belleğe bilginin bağlılığını başlatmak ve onaylamak gibi farklı rolleri var. Nöronlar sadece tekrarı değil, aynı zamanda fakat emir ve bu bilgiyi farklı deneyim kalıpları arasında ayrım yapmak için kullanırlar.”

Bu araştırma, Ulusal Sağlık Enstitülerinden (1R01MH120300-01A1) bir hibe ile desteklenmiştir.