სინაფსები შეიძლება მეხსიერების საფუძველი არ იყოს

Ტვინი იგი შეიცავს ათასობით და ათასობით ურთიერთდაკავშირებას მის ნეირონებს შორის, რომლებიც გამოყოფილია სინაფსის სახელით ცნობილი პატარა სივრცით. აქ ხდება ინფორმაციის გადაცემა ნეირონიდან ნეირონზე..

გარკვეული დროის განმავლობაში ჩანს, რომ სინაფსის აქტივობა არ არის სტატიკური, ანუ ყოველთვის არ არის იგივე. ის შეიძლება გაუმჯობესდეს ან შემცირდეს, გარე სტიმულების შედეგად, მაგალითად, იმ საგნებში, რომლებსაც ჩვენ ვცხოვრობთ. სინაფსის მოდულირების შესაძლებლობის ეს ხარისხი ცნობილია, როგორც ტვინის პლასტიურობა ან ნეიროპლასტიურობა.

აქამდე ითვლებოდა, რომ სინაფსების მოდულირების ეს უნარი მონაწილეობს ა აქტიურია ტვინის განვითარებისათვის ისეთივე მნიშვნელოვან საქმიანობაში, როგორც სწავლა და მეხსიერება. ჯერჯერობით ვამბობ, ვინაიდან ამ ახსნა-განმარტების სქემაში არის ახალი ალტერნატიული მიმდინარეობა, რომლის მიხედვითაც იმის გაგება, თუ როგორ მუშაობს მეხსიერება, სინაფსები არც ისე მნიშვნელოვანია როგორც ჩვეულებრივ ითვლება.

სინაფსების ისტორია

რამონ კახალის წყალობით, ჩვენ ეს ვიცით ნეირონები ისინი არ ქმნიან ერთიან ქსოვილს, მაგრამ ყველა მათგანი გამოყოფილია ინტერნეირონული სივრცეებით, მიკროსკოპული ადგილებით, რომლებსაც შერინგტონი მოგვიანებით "სინაფსებს" უწოდებს. ათწლეულების შემდეგ ფსიქოლოგი დონალდ ჰებ შემოგვთავაზებს თეორიას, რომლის მიხედვითაც სინაფსები ყოველთვის არ არის დრო თანაბარია და მისი მოდულირებაც შეიძლება, ანუ მან ისაუბრა იმაზე, რაც ჩვენ ნეიროპლასტიურობის სახელით ვიცით:

ორმა ან მეტმა ნეირონმა შეიძლება გამოიწვიოს მათ შორის ურთიერთობის კონსოლიდაცია ან დეგრადირება, გარკვეული კომუნიკაციის არხების გახშირება სხვაზე მეტი. როგორც ცნობისმოყვარე ფაქტი, ამ თეორიის გამოქვეყნებამდე ორმოცდაათი წლით ადრე, რამონ კ კაჯალმა თავის ნაწერებში დატოვა მტკიცებულება ამ მოდულაციის არსებობის შესახებ.

დღეს ჩვენ ვიცით ორი მექანიზმი, რომლებიც გამოიყენება ტვინის პლასტიურობის პროცესში: გრძელვადიანი პოტენციალიზაცია (LTP), რომელიც წარმოადგენს სინაფსის გაძლიერებას ორ ნეირონს შორის; და გრძელვადიანი დეპრესია (შპს), რაც პირველის საპირისპიროა, ანუ ინფორმაციის გადაცემის შემცირება.

მეხსიერება და ნეირომეცნიერება, ემპირიული მტკიცებულებები დაპირისპირებით

სწავლა ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც ჩვენ ვაერთიანებთ ცხოვრებაში არსებულ საგნებსა და მოვლენებს ახალი ცოდნის მისაღებად. მეხსიერება არის დროთა განმავლობაში ნასწავლი ამ ცოდნის შენარჩუნებისა და შენარჩუნების საქმიანობა. ისტორიის განმავლობაში ასობით ექსპერიმენტი ჩატარდა იმის საძიებლად, თუ როგორ ასრულებს ტვინი ამ ორ საქმიანობას.

ამ გამოკვლევაში კლასიკურია კანდელისა და სიგელბაუმის ნამუშევრები (2013) მცირე უხერხემლო ცხოველთან, ზღვის ლოკოკინასთან, რომელსაც აპლიზიას უწოდებენ. ამ კვლევაში, მათ დაინახეს, რომ შეიქმნა სინაფსური კონდუქტომეტრული ცვლილებები, იმის შედეგი, თუ როგორ რეაგირებს ცხოველი გარემოზე, აჩვენებს, რომ სინაფსი მონაწილეობს სწავლისა და დამახსოვრების პროცესში. მაგრამ აპლიზიასთან დაკავშირებული ბოლოდროინდელი ექსპერიმენტი ჩენის და სხვათა მიერ. (2014) იპოვნეს ისეთი რამ, რაც ეწინააღმდეგება ადრე მიღებულ დასკვნებს. გამოკვლევამ ცხადყო, რომ სინაფსის შემდეგ ცხოველს გრძელვადიანი მეხსიერება უჩნდება მოტორულ ფუნქციებში მას თრგუნავს ნარკოტიკები, ეჭვის ქვეშ აყენებს აზრს, რომ სინაფსი მონაწილეობს მთელ პროცესში მეხსიერება

კიდევ ერთი შემთხვევა, რომელიც ამ იდეას მხარს უჭერს, გამომდინარეობს ექსპერიმენტი იოჰანსონის და სხვების მიერ შემოთავაზებული (2014). ამ შემთხვევაში შეისწავლეს ტვინის ტვინის პურკინჯის უჯრედები. ამ უჯრედებს ფუნქციებს შორის აქვთ მოძრაობის რიტმის კონტროლი და სტიმულირება ნარკოტიკების პირდაპირ და სინაფსის ინჰიბირების ქვეშ, ყველა პროგნოზის საწინააღმდეგოდ, ისინი განაგრძობდნენ ნიშანს რიტმი იოჰანსონმა დაასკვნა, რომ მათ მეხსიერებაზე გავლენას არ ახდენს გარეგანი მექანიზმები და ისინი მათი უჯრედები არიან პურკინჯი მარტოა, რომლებიც ინდივიდუალურად აკონტროლებენ მექანიზმს, მიუხედავად მათი გავლენისა სინაფსი

ბოლოს, პროექტი რაიანმა და სხვ. (2015) ემსახურებოდა იმის დემონსტრირებას, რომ სინაფსის სიძლიერე არ წარმოადგენს მეხსიერების კონსოლიდაციის კრიტიკულ წერტილს. მათი მუშაობის მიხედვით, ცხოველებში ცილის ინჰიბიტორების ინექციის დროს, ა რეტროგრადული ამნეზიაანუ მათ არ შეუძლიათ შეინარჩუნონ ახალი ცოდნა. თუ იგივე სიტუაციაში ვიყენებთ სინათლის მცირე ციმციმებს, რომლებიც ხელს უწყობენ გარკვეული პროდუქციის წარმოებას ცილები (მეთოდი, რომელსაც ოპტოგენეტიკა უწოდებენ), დიახ, რომ მეხსიერება შეიძლება შენარჩუნდეს ქიმიური ბლოკის მიუხედავად გამოწვეული.

სწავლა და მეხსიერება, გაერთიანებული თუ დამოუკიდებელი მექანიზმები?

იმისთვის, რომ რაღაც დავიმახსოვროთ, ჯერ ამის შესახებ უნდა ვისწავლოთ. მე არ ვიცი, ეს არის ამ მიზეზის გამო, მაგრამ ახლანდელი ნეირომეცნიერული ლიტერატურა ამ ორი ტერმინის შერწყმას აპირებს ორაზროვანი დასკვნა, რომელიც არ იძლევა საშუალებას განასხვავოთ სწავლისა და მეხსიერების პროცესები, რაც ართულებს იმის გაგებას, იყენებენ თუ არა ისინი საერთო მექანიზმს არა

კარგი მაგალითია მარტინისა და მორისის ნაშრომი (2002) ჰიპოკამპი როგორც სასწავლო ცენტრი. კვლევის საფუძველი იყო N-Methyl-D-Aspartate (NMDA), პროტეინის რეცეპტორებზე, რომელიც ცნობს ნეიროტრანსმიტერს გლუტამატი და რომელიც მონაწილეობს LTP სიგნალში. მათ აჩვენეს, რომ ჰიპოთალამუსის უჯრედებში გრძელვადიანი გაძლიერების გარეშე შეუძლებელია ახალი ცოდნის მიღება. ექსპერიმენტი მოიცავს NMDA რეცეპტორების ბლოკატორების გამოყენებას ვირთხებზე, რომლებიც წყლის დრამში რჩებიან რაფტი, ვერ შეძლო რაფის ადგილმდებარეობის შესწავლა ტესტის გამეორებით, განსხვავებით ინჰიბიტორების გარეშე.

შემდგომი გამოკვლევების შედეგად დადგინდა, რომ თუ ვირთაგვა ინჰიბიტორების მიღებამდე გაწვრთნის, ვირთხა ”ანაზღაურებს” LTP– ის დაკარგვას, ანუ მას მეხსიერება აქვს. ნაჩვენები დასკვნა არის ის LTP აქტიურად მონაწილეობს სწავლაში, მაგრამ არც ისე ნათელია, რომ იგი მონაწილეობს ინფორმაციის მოძიებაში.

ტვინის პლასტიურობის გავლენა

არსებობს მრავალი ექსპერიმენტი, რომლებიც ამას აჩვენებს ნეიროპლასტიურობა აქტიურად მონაწილეობს ახალი ცოდნის შეძენაში, მაგალითად, ზემოხსენებული შემთხვევა ან ტრანსგენული თაგვების შექმნისას, რომელშიც გამორიცხავს გლუტამატის წარმოქმნის გენს, რაც მკაცრად აფერხებს გლუტამატის სწავლას ცხოველი

ამის ნაცვლად, მეხსიერებაში მისი როლი უფრო ეჭვის ქვეშ დგება, როგორც წაიკითხეთ მოყვანილი რამდენიმე მაგალითის მიხედვით. დაიწყო თეორიის წარმოქმნა, რომ მეხსიერების მექანიზმი უჯრედებშია და არა სინაფსებში. როგორც ფსიქოლოგი და ნეირომეცნიერი რალფ ადოლფი აღნიშნავს, ნეირომეცნიერება გაერკვევა, თუ როგორ მუშაობს სწავლა და მეხსიერება მომდევნო ორმოცდაათი წლის განმავლობაში, ანუ მხოლოდ დრო ასუფთავებს ყველაფერს.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• ჩენი, ს., კაი, დ., პირსი, კ., მზე, პ. Y.-W., Roberts, A. C. და Glanzman, D. ლ. (2014). გრძელვადიანი მეხსიერების აღდგენა აპლიზიაში მისი ქცევითი და სინაფსური გამოხატვის წაშლის შემდეგ. eLife 3: e03896. დოი: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., and Hesslow, G. (2014). მეხსიერების კვალი და დროის მექანიზმი ლოკალიზებულია cerebellar Purkinje უჯრედებზე. Proc ნათლ. აკად. სამეცნიერო გამოყენება 111, 14930-14934. დოი: 10.1073 / pnas.1415371111.
• კანდელის, ე. რ. და სიგელბაუმი, ს. რომ (2013). "მეხსიერების ნაგულისხმევი შენახვის ფიჭური მექანიზმები და ინდივიდუალობის ბიოლოგიური საფუძველი", Neural Science- ის პრინციპებში, 5th Edn., Eds E. რ. კანდელის, ჯ. ჰ. შვარცი, თ. მ. ჯესელი, ს. რომ სიგელბაუმი და ა. ჯ. ჰადსპეტი (ნიუ – იორკი, ნიუ – იორკი: მაკგროუ – ჰილი), 1461–1486.
• მარტინი, ს. ჯ., და მორისი, რ. გ. მ. (2002). ახალი ცხოვრება ძველ იდეაში: სინაფსური პლასტიურობა და მეხსიერების ჰიპოთეზა გადახედეს. ჰიპოკამპი 12, 609–636. დოი: 10.1002 / ჰიპო .10107.
• რაიანი, თ. ჯ., როი, დ. S., Pignatelli, M., Arons, A. და Tonegawa, S. (2015). ენგრამის უჯრედები ინარჩუნებენ მეხსიერებას რეტროგრადული ამნეზიის ქვეშ. მეცნიერება 348, 1007-1013. დოი: 10.1126 / მეცნიერება. aaa5542.