Modelování buněčného základu paměti

Vědci ze Salkova institutu vytvořili nový model paměti, který vysvětluje buněčné mechanismy odpovědné za uchování vybraných pamětí několik hodin po události.

Toto nové paradigma umožňuje ucelenější představu o tom, jak paměť funguje, a může informovat o výzkumu poruch, jako je Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba, posttraumatický stres a poruchy učení.

"Předchozí modely paměti byly založeny na vzorcích rychlé aktivity," řekl Terry Sejnowski, Ph.D., držitel Salk's Francis Crick Chair a vyšetřovatel lékařského institutu Howarda Hughese.

"Náš nový model paměti umožňuje integrovat zážitky spíše než hodiny než okamžiky."

Během několika posledních desetiletí neurologové prozradili mnoho o tom, jak jsou dlouhodobé vzpomínky uloženy.

U významných událostí - například u kousnutí psem - se v aktivovaných mozkových buňkách rychle vytvoří řada bílkovin, aby se vytvořily nové vzpomínky. Některé z těchto proteinů přetrvávají několik hodin na konkrétních místech na konkrétních neuronech, než se rozpadnou.

Tato řada biochemických událostí nám umožňuje zapamatovat si důležité podrobnosti o této události - například v případě kousnutí psa, který pes, kde se nacházel, pokud to vyžadovalo návštěvu pohotovosti atd.

Jeden problém, který vědci měli s modelováním úložiště paměti, vysvětluje, proč jsou silně zapamatovány pouze selektivní detaily a ne všechno v tomto jedno- až dvouhodinovém okně.

Začleněním údajů z předchozí literatury vyvinuli Sejnowski a první autor Cian O'Donnell, Ph.D., postdoktorský výzkumník Salk, model, který propojuje poznatky z molekulárních i systémových pozorování paměti a vysvětluje, jak tato jedno- až dvouhodinová paměťové okno funguje.

V časopise bylo zveřejněno vysvětlení nového rámce Neuron.

Pomocí výpočetního modelování O’Donnell a Sejnowski ukazují, že navzdory tomu, že proteiny jsou k dispozici řadě neuronů v daném obvodu, paměti se zachovají, když následující události aktivují stejné neurony jako původní událost.

Vědci zjistili, že prostorové umístění proteinů jak ve specifických neuronech, tak ve specifických oblastech kolem těchto neuronů předpovídá, které paměti jsou zaznamenány. Tento rámec prostorového vzorování úspěšně předpovídá uchování paměti jako matematická funkce překrývání času a umístění.

"Jedna věc, kterou tato studie dělá, je spojit to, co se děje při formování paměti na buněčné úrovni, na úrovni systémů," říká O’Donnell.

"Časové okno je důležité, již bylo stanoveno; pracovali jsme na tom, jak by obsah mohl také určit, zda si vzpomínky pamatovaly nebo ne. Dokazujeme, že soubor myšlenek je konzistentní a dostatečný k tomu, aby vysvětlil něco ve skutečném světě. “

Nový model také poskytuje potenciální rámec pro pochopení toho, jak jsou generalizace ze vzpomínek zpracovávány během snů.

I když o spánku stále není mnoho známo, výzkumy naznačují, že důležité vzpomínky na tento den často procházejí mozkem, přesouvají se z dočasného skladování v hipokampu do dlouhodobějšího ukládání v kůře.

Vědci pozorovali většinu této formace paměti v nesnívajícím spánku. Málo se však ví o tom, zda a jak se během snů provádí balení nebo konsolidace paměti.

V nové studii model O’Donnella a Sejnowského naznačuje, že během snů dochází k určité retenci paměti.

"Během spánku dochází k reorganizaci paměti - posílíte některé vzpomínky a ztratíte ty, které už nepotřebujete," říká O’Donnell.

"Kromě toho se lidé učí abstrakcím, když spí, ale netušili, jak k procesům generalizace dochází na neurální úrovni."

Aplikováním svých teoretických poznatků o překrývající se aktivitě v jednohodinovém až dvouhodinovém okně přišli s teoretickým modelem, jak by mohl proces abstrakce paměti fungovat během spánku.

Zdroj: Salk Institute