A patkányvizsgálat a tanulás szempontjából kritikusnak tekinti a korábbi tapasztalatok mentális visszajátszását

A patkányokkal végzett új tanulmány azt javasolja, hogy az éber állapotban a múltbeli tapasztalatok szellemi visszajátszása éber állapotban elengedhetetlen a megalapozott döntések meghozatalához.

Az Országos Egészségügyi Intézet finanszírozásával a kutatók megakadályozták a korábbi tapasztalatok tanulását és a cselekvést azáltal, hogy szelektíven elnyomták az újrajátszást, amely labirintus feladatot végző patkányok memóriaközpontjában neuronaktivitás másodperc tört részeként kódolt.

"Úgy tűnik, hogy ezek a hullámosságszerű villanásszerű törések a hippokampuszban lehetővé teszik számunkra, hogy a múltbeli tapasztalatok alapján gondolkodjunk a jövőbeli lehetőségekről, és eldöntsük, mit tegyünk" - mondta Loren Frank, Ph.D., a Kaliforniai Egyetem munkatársa. San Francisco, aki megjegyezte, hogy „hasonló hippocampus aktivitási mintákat fedeztek fel emberekben hasonló helyzetekben”.

Frank és munkatársai a korábbi tanulmányokban felfedezték, hogy a hippokampusz ritmikus, hullámzásszerű tevékenysége egybeesik a múltbeli tapasztalatok mentális visszajátszásával a patkányok aktivitásának szüneteltetése során. Ugyanaz az alvás közbeni jel ismert, hogy segíti az emlékek megszilárdítását, ezért a kutatók feltételezték, hogy ezek az ébren lévő hullámos állapotok szükségesek a memória által vezérelt döntéshozatalhoz.

Ennek tesztelésére a jelenlegi tanulmányban szelektíven elnyomták a hullámtevékenységet anélkül, hogy más funkciókat megzavartak volna, miközben egy labirintusos feladat során figyelték az állatok teljesítményére gyakorolt ​​esetleges hatásokat.

A kutatók megállapították, hogy a hippokampusz egyes területein az egyes idegsejtek egy adott helyhez kapcsolódnak. Ezek a helysejtek akkor lángolnak, amikor az állat azon a helyen van, vagy - kiderült - csak mentálisan játssza le az ott tartózkodási élményt.

A legutóbbi kísérlet során a patkánynak emlékeznie kellett arra, hogy a W alakú labirintus két külső karja közül melyiket látogatta meg korábban, és felváltva őket, hogy megkeressék a szemközti karot, miután először meglátogatták a középső karot, hogy jutalmat szerezzen. A hullámzás akkor következik be, amikor a patkányok inaktívak a vizsgálatok közötti szünetekben a kutatók szerint.

Helyezze a labirintus tüzéhez kapcsolódó sejteket egymás után gyorsan és szinkronban a szomszédság más idegsejtjeivel. Ugyanazon a helyen a sejtek ugyanabban a sorrendben lőnek, mint akkor, amikor a patkány először sétált át a labirintusban, ami arra utal, hogy a patkány mentálisan játssza le a korábbi tapasztalatokat, de sokkal gyorsabb időskálán - mondták a kutatók.

Egy automatikus visszacsatolási rendszer enyhe elektromos ingerléssel leállította a sejtek tüzelését, valahányszor észlelte a hullámosság aktivitását, ami szintén megakadályozta a labirintus memóriájának visszajátszását. A mentális visszajátszás előnye nélkül a patkányok labirintusban nyújtott teljesítménye romlott - jelentették a kutatók.

A károsodás az állatok térbeli munkamemóriájában volt - képesek azonnali és korábbi múltbeli tapasztalatokat összekapcsolni a jutalommal. Erre a képességre volt szükség ahhoz, hogy helyesen eldönthesse, melyik külső karra látogat, miután kilépett a középső karból a kimenő kísérletek során - magyarázta Frank.

A kutatók azt javasolják, hogy az ébren történő visszajátszás a hippokampuszban információt szolgáltasson a múlt helyeiről és a jövőbeli lehetőségekről az agy végrehajtó központjának, a prefrontális kéregnek, amely megtanulja az alternációs szabályt és alkalmazza a viselkedés irányítására.

Annak ellenére, hogy a patkányok ismétlése csupán a másodperc töredéke, Frank megjegyezte, hogy ezek nem különböznek saját emlékeink tapasztalatától, amelyek gyakran hosszadalmas eseményeket szoktak a velünk történtek fénypontjaivá tömöríteni.

"Úgy gondoljuk, hogy az agy sok mindenre használja ezeket a hullámszerű burstokat" - mondta. "Ezeket felhasználja az emlékek előhívására, az álmodozás lehetőségeinek feltárására és az emlékek megerősítésére."

Forrás: Nemzeti Egészségügyi Intézetek