Моделювання клітинної основи пам'яті
Ця нова парадигма дає змогу отримати більш повне уявлення про те, як працює пам’ять, і може допомогти в дослідженні таких розладів, як хвороба Паркінсона, Альцгеймера, посттравматичний стрес та порушення навчання.
"Попередні моделі пам'яті базувались на швидких моделях активності", - сказав Террі Сейновскі, доктор філософії, власник кафедри Френсіса Крика Салка та дослідник медичного інституту Говарда Х'юза.
"Наша нова модель пам'яті дозволяє інтегрувати досвід протягом годин, а не хвилин".
За останні кілька десятиліть неврологи багато розповіли про те, як довго зберігаються спогади.
Під час значущих подій, наприклад, якщо їх вкусить собака, в активованих клітинах мозку швидко утворюється ряд білків, щоб створити нові спогади. Деякі з цих білків затримуються на кілька годин у певних місцях певних нейронів, перш ніж розщеплюватися.
Ця серія біохімічних подій дозволяє нам пам’ятати важливі подробиці про цю подію - наприклад, у випадку укусу собаки, яку собаку, де вона знаходилась, якщо це вимагало відвідування невідкладної допомоги тощо.
Одна проблема, з якою стикалися вчені при моделюванні пам’яті пам’яті, пояснює, чому сильно запам’ятовуються лише вибіркові деталі, а не все у цьому одно-двогодинному вікні.
Включивши дані попередньої літератури, Сейновскі та перший автор, доктор філософії Сіан О'Доннелл, докторський дослідник Солка, розробили модель, яка поєднує в собі результати як молекулярних, так і системних спостережень пам'яті, щоб пояснити, як це відбувається від однієї до двох годин вікно пам'яті працює.
Пояснення нової основи опубліковано в журналі Нейрон.
Використовуючи обчислювальне моделювання, О’Доннелл та Сейновскі показують, що, незважаючи на те, що білки доступні для ряду нейронів у певному ланцюзі, пам’яті зберігаються, коли наступні події активують ті самі нейрони, що й вихідна подія.
Вчені виявили, що просторове розташування білків як на конкретних нейронах, так і на певних ділянках навколо цих нейронів передбачає, які спогади будуть записані. Ця структура просторового малювання успішно передбачає збереження пам'яті як математичну функцію перекриття часу та місця.
"Це дослідження робить те, що пов’язує те, що відбувається у формуванні пам’яті на клітинному рівні, із системним рівнем", - говорить О’Доннелл.
«Те, що вікно часу є важливим, уже було встановлено; ми розробили, як вміст також може визначити, чи запам’ятовуються спогади чи ні. Ми доводимо, що набір ідей є послідовним і достатнім для пояснення чогось у реальному світі ".
Нова модель також забезпечує потенційну основу для розуміння того, як узагальнення із спогадів обробляються під час сновидінь.
Хоча багато чого ще невідомо про сон, дослідження показують, що важливі спогади дня часто кружляють по головному мозку, переміщуючись із тимчасового зберігання в гіпокампі до більш тривалого зберігання в корі.
Дослідники спостерігали більшу частину цього формування пам'яті у сні, що не сниться. Однак мало відомо про те, якщо і як відбувається упаковка пам'яті або консолідація під час сновидінь.
У новому дослідженні модель О’Доннелла та Сейновського припускає, що деяке збереження пам’яті все-таки відбувається під час сновидінь.
"Під час сну відбувається реорганізація пам'яті - ви зміцнюєте деякі спогади і втрачаєте ті, які вам більше не потрібні", - каже О'Доннелл.
"Крім того, люди вчаться абстракціям, коли сплять, але не було уявлення, як відбуваються процеси узагальнення на нейронному рівні".
Застосовуючи свої теоретичні висновки щодо активності, що перекриваються, протягом одного-двох годин, вони придумали теоретичну модель того, як може працювати процес абстракції пам'яті під час сну.
Джерело: Інститут Солка
