A memória sejtalapjának modellezése
Ez az új paradigma teljesebb képet nyújt a memória működéséről, és tájékoztatást nyújthat a Parkinson-kór, az Alzheimer-kór, a poszttraumás stressz és a tanulási zavarok kezelésében.
"A memória korábbi modelljei gyors aktivitási mintákon alapultak" - mondta Terry Sejnowski, Ph.D., Salk Francis Crick székének tulajdonosa és a Howard Hughes Orvosi Intézet nyomozója.
"Új memóriamodellünk lehetővé teszi a tapasztalatok órákba történő integrálását, nem pedig pillanatok alatt."
Az elmúlt néhány évtizedben az idegtudósok sokat elárultak arról, hogy a hosszú távú emlékeket hogyan tárolják.
Jelentős események esetén - például ha egy kutya megharapja őket - számos fehérje termelődik gyorsan az aktivált agysejtekben, hogy létrehozzák az új emlékeket. Ezen fehérjék egy része néhány órán át elidőzik meghatározott neuronok meghatározott helyein, mielőtt lebontanák.
Ez a biokémiai eseménysorozat lehetővé teszi számunkra, hogy emlékezzünk az esemény fontos részleteire - például a kutyaharapás esetén, melyik kutya, hol volt, ha sürgősségi ellátásra volt szükség stb.
A tudósok egyik problémája a memória tárolásának modellezésével elmagyarázza, hogy miért csak a szelektív részletek és nem minden emlékszik vissza egy-két órás ablakra.
A korábbi szakirodalomból származó adatok beépítésével Sejnowski és első szerzője, Ph.D. Cian O'Donnell, Salk posztdoktori kutató kidolgozott egy modellt, amely összeköti a memória molekuláris és rendszerszintű megfigyelésének eredményeit, hogy elmagyarázza, hogy ez az egy-két óra a memóriaablak működik.
Az új keretrendszer magyarázata megjelent a folyóiratban Idegsejt.
Számítási modellezés segítségével O’Donnell és Sejnowski kimutatták, hogy annak ellenére, hogy a fehérjék egy adott körben számos idegsejt számára elérhetőek, az emlékek megmaradnak, amikor a későbbi események ugyanazokat az idegsejteket aktiválják, mint az eredeti esemény.
A tudósok megállapították, hogy a fehérjék térbeli elhelyezkedése mind a specifikus idegsejteken, mind pedig az ezen idegsejtek körüli meghatározott területeken megjósolja, hogy mely emlékeket rögzítik. Ez a térbeli mintázási keret sikeresen megjósolja a memória megtartását, mint az idő és a hely átfedésének matematikai függvényét.
"Ez a tanulmány egy dolgot összekapcsol, ami a sejtszinten a memória kialakulásában örül, és a rendszerek szintjéhez" - mondja O'Donnell.
„Azt, hogy az időablak fontos, már megállapították; kidolgoztuk, hogy a tartalom hogyan határozhatja meg, emlékeztek-e az emlékekre vagy sem. Bizonyítjuk, hogy egy sor gondolat következetes és elegendő ahhoz, hogy valamit megmagyarázzon a való világban. ”
Az új modell lehetőséget nyújt arra is, hogy megértsük, hogyan dolgoznak fel az emlékekből származó általánosítások az álmok során.
Noha az alvásról még mindig sok minden ismeretlen, a kutatások szerint a nap fontos emlékei gyakran az agyon mozognak, és a hippokampuszban lévő ideiglenes tárolástól a kéreg hosszabb távú tárolásáig kerülnek át.
A kutatók ennek a memóriaképződésnek a nagy részét álom nélküli alvásban figyelték meg. Arról azonban keveset tudunk, hogy az álmok során hogyan és hogyan történik a memória csomagolása vagy konszolidálása.
Az új tanulmányban O’Donnell és Sejnowski modellje azt sugallja, hogy némi emlékmegtartás valóban az álmok során történik.
"Alvás közben átszerveződik a memória - megerősít néhány emléket, és elveszíti azokat, amelyekre már nincs szüksége" - mondja O'Donnell.
"Ezenkívül az emberek alvás közben megtanulják az absztrakciókat, de fogalmuk sem volt arról, hogyan zajlanak le az általánosítási folyamatok idegi szinten."
Az átfedési tevékenységre vonatkozó elméleti megállapításaik alkalmazásával az egy-két órás időtartamon belül elméleti modellt állítottak elő arra vonatkozóan, hogy az emlékezet-elvonási folyamat hogyan működhet alvás közben.
Forrás: Salk Intézet
