Uzun Süreli Anılar Sadece Tekrar Değil, Bir Düzen Meselesidir

Özet: Uzun süreli belleğin oluşumu, içsel nörolojik öğrenme süreçlerine ve olayların tekrarına dayanır.

Kaynak: NYU

Uzun süreli anılar, bu anıların kalıcı olmasını sağlamak için hem olayların tekrarına hem de karmaşık bir nörolojik öğrenme sürecine dayanır, bir nörobilimci ekibi tarafından yapılan yeni bir çalışmayı gösteriyor.

Bulguları, bu tür anıların nasıl oluştuğuna dair daha ayrıntılı bir anlayışın yanı sıra, bunların yaratılmasını neyin bozabileceğine dair içgörüler sağlar.

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 çalışırken farklı rollere sahip olduğunu gösteriyor – nöronlar sadece tekrarı değil, aynı zamanda 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 Sinir Bilimleri 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 süreli hafızayı tetiklediğini. bireysel olayların bunu başaramadığı durumlarda.

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 “eğitmiş”. 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 Bilimleri Merkezi’nde araştırmacı ve NYU’da Liberal Çalışmalar’da klinik yardımcı doçent olan Kukushkin, iki deneyimden sonra uzun süreli bir hafıza oluşturmak için nöronlar oluşturulabilir” diye açıklıyor.

“Tek denemelerin hiçbir etkisi yoktur, ancak iki deneme, eğer zaman içinde uygun aralıklarla yerleştirilirlerse, yapar.”

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 “çekme savaşı”.

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 – stimülasyon 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, yalnızca “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, bilginin uzun süreli belleğe bağlanmasını başlatmak ve onaylamak gibi farklı rolleri vardır.

Nöronlar sadece tekrarı değil, aynı zamanda emir ve bu bilgiyi farklı deneyim kalıpları arasında ayrım yapmak için kullanırlar.”

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

Bu hafıza araştırması haberleri hakkında

Soyut

ERK fosforilasyonunun/defosforilasyonunun kesin zamanlaması, uzun süreli hafıza oluşumu sırasında deneme tekrarının sonucunu belirler

İki denemeli öğrenme Aplizi eğitim denemeleri arasındaki doğrusal olmayan etkileşimleri ortaya çıkarır: Tek bir denemenin hiçbir etkisi yoktur, ancak tam olarak aralıklı iki deneme, uzun süreli hafızayı indükler. Hücre dışı olarak düzenlenen kinaz (ERK) aktivitesi, denemeler arası etkileşimler için esastır, ancak mekanizma çözülmeden kalır.

İmmünokimyasal ve optogenetik araçların bir kombinasyonu, iki aralıklı serotonin darbesi (5-hidroksitriptamin, 5HT) tarafından uzun vadeli sinaptik kolaylaştırmanın indüklenmesi sırasında ERK sinyallemesinin beklenmedik karmaşıklığını ortaya koymaktadır. Spesifik olarak, aktive edici TxY motifinde ikili ERK fosforilasyonuna, pT pozisyonunda defosforilasyon eşlik eder, bu da inaktif, tek başına fosforile edilmiş pY-ERK’nin birikmesine yol açar.

Fosforilasyon ve defosforilasyon aynı anda gerçekleşir, ancak değişen 5HT konsantrasyonları ile farklı ölçeklenir; bu, hem “güçlü” hem de “zayıf” 5HT darbelerini içeren karışık iki deneme protokollerinin, denemelerin kesin sırasına ve zamanlamasına duyarlı olması gerektiğini tahmin eder. Gerçekten de, uzun vadeli sinaptik kolaylaştırma, yalnızca zayıf darbeler güçlüden önce geldiğinde uyarılır, bunun tersi olmaz. Bu, artan tehditlerin hafızasına öncelik vermek için fizyolojik bir mekanizmayı temsil edebilir.