Jak se vybírají vzpomínky pro uchování?

souhrn: Vědci odhalili, jak si mozek vybírá, které každodenní zážitky chce během spánku proměnit v dlouhodobé vzpomínky, a jako rozhodující mechanismus označili „hroty“ v hippocampu. Tento jev naznačuje, že události následované ostrými špičkami budou pravděpodobněji konsolidovány do trvalých vzpomínek. Výzkum odhaluje, že k těmto výkyvům dochází během období nečinnosti, které následují po smyslových zážitcích, a působí jako přirozený signální systém, který restartuje a posiluje určité nervové vzorce ve spánku, čímž usnadňuje tvorbu paměti.

Klíčová fakta:

1. Ostré vlny jako znaky paměti: Zážitky následované ostrými hroty v hippocampu se s větší pravděpodobností stanou dlouhodobými vzpomínkami.
2. Paměť pro pauzu a restart při nečinnosti: K těmto vlnám dochází během přestávek po probuzení, přičemž označené vzorce se znovu aktivují během spánku.
3. Možnost rozšíření paměti: Pochopení ostrých vlnových délek může vést k budoucí léčbě nebo zařízením, které mohou zlepšit paměť nebo zmírnit traumatické vzpomínky.

zdroj: NYU Langone

V posledních desetiletích neurovědci prokázali myšlenku, že některé každodenní zážitky mozek během spánku té samé noci přemění na trvalé vzpomínky.

Nyní nová studie navrhuje mechanismus, který určuje, které vzpomínky jsou hodnoceny jako dostatečně důležité, aby zůstaly v mozku, aby se spánek stal trvalým.

Studie, kterou provedli vědci z NYU Grossman School of Medicine, se točí kolem mozkových buněk zvaných neurony, které „spalují“ – nebo způsobují kolísání rovnováhy jejich kladných a záporných nábojů – k přenosu elektrických signálů, které kódují vzpomínky.

Velké skupiny neuronů v oblasti mozku zvané hippocampus se spolu spouštějí v rytmických cyklech a vytvářejí sekvence signálů v milisekundách od sebe, které mohou zakódovat komplexní informace.

Tyto „výkřiky“ nasměrované na zbytek mozku, nazývané „ostré hroty“, představují téměř synchronní vystřelení 15 procent hipokampálních neuronů, pojmenovaných podle tvaru, který mají, když je jejich aktivita zachycena elektrodami a zaznamenána na záznamovém zařízení. . Graf.

Zatímco předchozí studie spojovaly vlnění s tvorbou paměti během spánku, nová studie byla publikována online v časopise vědy 28. března bylo zjištěno, že denní události bezprostředně následované 5 až 20 ostrými hroty se během spánku častěji opakují a pak se konsolidují do trvalých vzpomínek. Události, po kterých následovalo jen velmi málo nebo žádné ostré špičky, nedokázaly vytvořit trvalé vzpomínky.

„Naše studie zjistila, že hroty jsou fyziologickým mechanismem, který mozek používá k rozhodování, co si ponechat a co vyhodit,“ řekl hlavní autor studie Gyorgy Buzaki, MD, Ph.D., Ph.D., profesor neurověd na katedře. neurovědy na Biggs University. Neuroscience and Physiology na NYU Langone Health.

Jděte a zastavte se

Nová studie je založena na dobře známém vzoru: Savci, včetně lidí, na pár okamžiků zažijí svět, pak se zastaví, pak zažijí trochu víc a zase se zastaví. Poté, co něčemu věnujeme pozornost, říkají autoři studie, výpočet mozku se často přepne do „spícího“ režimu přehodnocení. Takové chvilkové pauzy se vyskytují po celý den, ale delší období zpomalení nastává během spánku.

Buzsaki a kolegové dříve prokázali, že ostré hroty se nevyskytují, když aktivně zkoumáme smyslové informace nebo se pohybujeme, ale pouze během pauz před nebo po.

Tato studie zjistila, že špičky představují přirozený mechanismus značení během těchto pauz po zkouškách probuzení, přičemž označené nervové vzorce se reaktivují během spánku po úkolu.

A co je nejdůležitější, je známo, že ostré hroty se skládají z „umístěných buněk“ v hippocampu, které pálí ve specifickém pořadí, které zakóduje každou místnost, do které vstoupíme, a každé rameno bludiště, do kterého myš vstoupí.

Pokud jde o zapamatované vzpomínky, tytéž buňky vystřelují vysokou rychlostí, když spíme, „přehrávají zaznamenanou událost tisíckrát za noc“. Tento proces posiluje vazby mezi zapojenými buňkami.

Pro současnou studii byla po sobě jdoucí bludiště prováděná studovanými krysami sledována pomocí elektrod populacemi hipokampálních buněk, které se neustále mění v průběhu času navzdory zaznamenání velmi podobných pokusů. To poprvé odhalilo labyrint, ve kterém se vlnění vyskytuje během zastavení bdění a poté se obnovuje během spánku.

Ostré hroty byly obvykle zaznamenány, když se myš zastavila, aby si po každém běhu bludištěm vychutnala sladkou pochoutku. Autoři říkají, že konzumace odměn připravuje mozek na přechod z průzkumného do sedavého režimu, takže může dojít k ostrým špičkám.

Pomocí oboustranných silikonových sond byl výzkumný tým schopen zaznamenat až 500 neuronů současně v hippocampu zvířat, když procházela bludištěm. To zase vytváří problém, protože data se stávají velmi složitými, protože je nezávisle zaznamenáno více neuronů.

Aby bylo možné intuitivně porozumět datům, vizualizovat aktivitu neuronů a generovat hypotézy, podařilo se týmu snížit počet dimenzí v datech, v některých ohledech, jako je přeměna 3D obrazu na plochý obraz, a bez ztráty integrity data.

„Vyňali jsme z rovnice vnější svět a podívali jsme se na mechanismy, kterými savčí mozek vrozeně i podvědomě označuje některé vzpomínky jako trvalé,“ řekl první autor Wan'an (Winnie) Yang, Ph.D., postgraduální student. na Buzaki University. laboratoř.

„Proč byl takový systém vyvinut, zůstává záhadou, ale budoucí výzkum může odhalit zařízení nebo léčby, které dokážou vyladit ostré hroty pro zlepšení paměti nebo dokonce snížit vybavování traumatických událostí.“

Spolu s Dr. Buzsacki a Yang, autoři studie z Neuroscience Institute na NYU Langone Health, jsou Roman Huzar a Thomas Haenmueller. Kirill Kiselev z New York University's Center for Neuroscience byl také autorem, stejně jako Chen Sun z MILA, Quebeckého institutu pro umělou inteligenci v Montrealu.

financování: Práce byla podpořena granty National Institutes of Health R01MH122391 a U19NS107616.

O této zprávě z výzkumu paměti

autor: Gregory Williams
zdroj: NYU Langone
sdělení: Gregory Williams – NYU Langone
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: Uzavřený přístup.
„Selekce zážitku pro paměť ostrým vlněním v hippocampu“Od György Buzsákiho a spol. vědy

shrnutí

Selekce zážitku pro paměť ostrým vlněním v hippocampu

Experimenty by měly být během učení označeny pro další upevnění. Neurofyziologické mechanismy, které vybírají zážitky pro trvalou paměť, však nejsou známy.

Kombinací neuronových záznamů ve velkém měřítku u myší s technikami redukce rozměrů jsme pozorovali, že po sobě jdoucí přechody bludištěm byly sledovány soubory kontinuálně driftujících neuronů, které poskytovaly nervové podpisy jak navštívených míst, tak událostí, s nimiž se setkali.

Když se během konzumace odměny změnil stav mozku, u některých pokusů se objevily ostré vlnové špičky (SPW-R) a jejich specifický obsah špiček dekódoval zkušební bloky, které je obklopovaly.

Během spánku po zkoušce SPW-R pokračovaly v přehrávání těch experimentálních bloků, které byly opakovaně reaktivovány, když byl SPW-R vzhůru. Přehrávání obsahu probuzených SPW-R tedy může poskytnout neurofyziologický mechanismus značení pro výběr aspektů zkušeností, které jsou udržovány a konsolidovány pro budoucí použití.