Mysteriet med minnesbildning: hur vår hjärna lagrar information

By | November 22, 2023

Sammanfattning: Minnesbildning sker genom att kontinuerligt skapa nya anslutningsmönster mellan specifika engramceller i olika delar av hjärnan.

Engramceller aktiveras av upplevelser och förändringar för att upprätthålla information i vår hjärna. Forskningen använde genetiska tekniker och optogenetik för att studera hur engramceller bildar kopplingar och identifierade ett protein som är involverat i att reglera denna anslutning.

Denna studie belyser mekanismen bakom minneslagring i hjärnan och ger insikter i hur vi lär oss och minns.

Nyckelfakta:

  1. Memory engram-celler är grupper av hjärnceller som ändrar och behåller information baserat på specifika upplevelser, vilket gör att vi kan komma ihåg dessa upplevelser senare.
  2. Studien använde genetiska och optogenetiska tekniker för att övervaka bildandet av nya kopplingar mellan engramceller, vilket avslöjar en molekylär mekanism som medieras av ett synaptiskt protein.
  3. Att förstå de cellulära mekanismerna för minnesbildning främjar vår kunskap om hur hjärnan bearbetar information och bildar minnen.

Fontän: DCT

Vad är det för mekanism som gör att vår hjärna kan införliva ny information om världen och bilda minnen?

Nytt arbete av ett team av neuroforskare ledda av Dr Tomas Ryan från Trinity College Dublin visar att inlärning sker genom kontinuerlig bildning av nya mönster av anslutning mellan specifika engramceller i olika delar av hjärnan.

Oavsett om det är avsiktligt, av misstag eller helt enkelt av misstag, lär vi oss hela tiden och därför förändras våra hjärnor ständigt. När vi navigerar i världen, interagerar med varandra eller konsumerar multimediainnehåll, fångar vår hjärna information och skapar nya minnen.

Nästa gång vi går på gatan, träffar våra vänner eller stöter på något som påminner oss om den senaste podden vi lyssnade på, kommer vi snabbt att hämta den informationen från minnet någonstans i vår hjärna. Men hur modifierar dessa upplevelser våra neuroner så att vi kan forma dessa nya minnen?

Våra hjärnor är organ som består av dynamiska nätverk av celler, alltid i ett tillstånd av flux på grund av tillväxt, åldrande, degeneration, regenerering, vardagsljud och inlärning. Utmaningen för forskare är att identifiera “skillnaden som gör skillnaden” i bildandet av ett minne: förändringen i en hjärna som lagrar ett minne kallas ett “engram”, som behåller information för senare användning.

Denna nyligen publicerade studie syftade till att förstå som Information kan lagras som engram i hjärnan.

Dr Clara Ortega-de San Luis, postdoktor vid Ryan Lab och huvudförfattare till artikeln som publicerades idag i den ledande internationella tidskriften. Aktuell biologiordspråk:

”Memory engram-celler är grupper av hjärnceller som, aktiverade av specifika upplevelser, modifieras för att införliva och därmed upprätthålla information i vår hjärna. Återaktivering av dessa “byggstenar” av minnen utlöser återkallelsen av de specifika upplevelser som är förknippade med dem. Frågan är: hur lagrar engram meningsfull information om världen?

För att identifiera och studera förändringarna som engrammen genomgår som gör att vi kan koda ett minne, studerade forskargruppen en form av lärande där två liknande upplevelser är sammanlänkade av innehållets natur.

Forskarna använde ett paradigm där djur lärde sig att identifiera olika sammanhang och bilda associationer mellan dem. Med hjälp av genetiska tekniker taggade teamet på ett avgörande sätt två olika populationer av engramceller i hjärnan för två diskreta minnen och övervakade sedan hur lärande manifesterade sig i bildandet av nya kopplingar mellan dessa engramceller.

Sedan, med hjälp av optogenetik, som gör det möjligt att kontrollera hjärncellers aktivitet med ljus, visade de ytterligare hur dessa nybildade kopplingar var nödvändiga för att lärande skulle uppstå. Genom att göra det identifierade de en molekylär mekanism som förmedlas av ett specifikt protein beläget i synapsen som deltar i regleringen av anslutning mellan engramceller.

Denna studie ger direkta bevis för att förändringar i synaptiska ledningsanslutningar mellan engramceller anses vara en trolig mekanism för minneslagring i hjärnan.

I en kommentar till studien sa Dr Ryan, docent vid Trinity’s School of Biochemistry and Immunology, Trinity Institute of Biomedical Sciences och Trinity College Neuroscience Institute:

“Att förstå de cellulära mekanismerna som gör det möjligt för lärande att uppstå hjälper oss att förstå inte bara hur vi bildar nya minnen eller modifierar redan existerande, utan också utveckla vår kunskap för att reda ut hur hjärnan fungerar och de mekanismer som är nödvändiga för att den ska kunna bearbeta tankar och tankar. information.

“I 21gata Enligt 1800-talets neurovetenskap gillar många av oss att tro att minnen lagras i engramceller eller deras underkomponenter. Den här studien hävdar att istället för att leta efter information inom eller inom celler, bör vi leta efter information mellan celler, och att inlärning kan fungera genom att ändra kopplingsschemat för hjärnan, mindre som en dator och mer som en skulptur under utveckling.

“Med andra ord, engrammet finns inte i cellen; cellen är i engrammet.”

Om denna minnesforskningsnyhet.

Författare: Thomas Dean
Fontän: DCT
Kontakt: Thomas Deane – TCD
Bild: Bilden är krediterad till Neuroscience News.

Ursprunglig forskning: Stängd tillgång.
“Engram-cellanslutning som en mekanism för informationskodning och minnesfunktion” av Tomás Ryan et al. Aktuell biologi


Abstrakt

Engram-cellanslutning som en mekanism för informationskodning och minnesfunktion.

Reflexer

  • Att länka två olika minnen inducerar ny anslutning mellan underliggande engram
  • Ändringar i specifika synaptiska ledningar för engramceller krävs för att uppdatera ett minne
  • Engram-celler som genomgår anslutningsplasticitet uppvisar strukturella förändringar
  • Engram-specifik PSD-95 knockdown försämrar anslutningen och försämrar utrotning

Sammanfattning

Information som härrör från erfarenheter införlivas i hjärnan som förändringar i uppsättningar av celler, kallade engramceller, som tillåter minneslagring och hämtning. Mekanismen genom vilken dessa ändringar innehåller specifik information är oklart.

Här testade vi hypotesen att specifik synaptisk ledning mellan engramceller är substratet för informationslagring.

Först övervakade vi hur inlärning modifierar anslutningsmönstret mellan engramceller i en monosynaptisk anslutning som involverar den ventrala CA1 (vCA1) regionen i hippocampus och amygdala.

Vi bedömde sedan den funktionella betydelsen av dessa anslutningsförändringar genom att artificiellt aktivera eller hämma deras presynaptiska respektive postsynaptiska komponenter.

Slutligen identifierar vi en synaptisk plasticitetsmekanism förmedlad av postsynaptisk densitetsprotein 95 (PSD-95), som påverkar anslutningsmönstret mellan engramceller och bidrar till minnets långsiktiga stabilitet.

Dessa fynd påverkar vår teori om inlärning och minne genom att hjälpa oss att förklara översättningen av specifik information i engramceller och hur dessa kopplingar formar hjärnans funktion.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *