Sinapsės gali būti ne atminties pagrindas

Smegenys Jame yra tūkstančiai ir tūkstančiai tarpusavio ryšių tarp savo neuronų, kuriuos skiria nedidelė erdvė, vadinama sinapsėmis. Čia informacijos perdavimas iš neurono pereina į neuroną..

Kurį laiką buvo matyti, kad sinapsės veikla nėra statiška, tai yra, ji ne visada yra vienoda. Tai gali būti sustiprinta arba sumažinta dėl išorinių dirgiklių, pavyzdžiui, dalykų, kuriais mes gyvename, pasekmės. Ši galimybė moduliuoti sinapsę yra žinoma kaip smegenų plastiškumas arba neuroplastika.

Iki šiol buvo manoma, kad šis gebėjimas moduliuoti sinapses vaidina svarbų vaidmenį aktyviai dalyvauja dviejose smegenų vystymuisi svarbiose veiklose kaip mokymasis ir atmintis. Aš sakau iki šiol, nes šiai aiškinamajai schemai yra nauja alternatyva, pagal kurią norint suprasti, kaip veikia atmintis, sinapsės nėra tokios svarbios kaip paprastai manoma.

Sinapsių istorija

Ramón y Cajal dėka mes tai žinome neuronai Jie nesudaro vieningo audinio, tačiau juos visus skiria tarpneuroninės erdvės, mikroskopinės vietos, kurias vėliau Sherringtonas pavadins „sinapsėmis“. Po kelių dešimtmečių psichologas Donaldas Hebbas pasiūlė teoriją, pagal kurią sinapsės ne visada būna lygus laike ir gali būti moduliuojamas, tai yra, jis kalbėjo apie tai, ką mes žinome kaip neuroplastiką:

du ar daugiau neuronų gali sukelti jų tarpusavio santykių įtvirtinimą arba pablogėjimą, todėl tam tikri komunikacijos kanalai yra dažnesni nei kiti. Kaip įdomu, prieš penkiasdešimt metų prieš paskelbdamas šią teoriją, Ramonas y Cajalas savo raštuose paliko įrodymus apie šios moduliacijos egzistavimą.

Šiandien mes žinome du mechanizmus, kurie naudojami smegenų plastiškumo procese: ilgalaikis potenciacija (LTP), kuris yra dviejų neuronų sinapsės sustiprėjimas; ir ilgalaikė depresija (LTD), kuri yra visiškai priešinga pirmajai, tai yra informacijos perdavimo sumažėjimui.

Atmintis ir neuromokslai, empiriniai įrodymai su prieštaringumu

Mokymasis Tai procesas, kurio metu mes susiejame dalykus ir įvykius gyvenime, kad įgytume naujų žinių. Atmintis yra šių laikui bėgant išmoktų žinių išlaikymo ir išlaikymo veikla. Per istoriją buvo šimtai eksperimentų ieškant, kaip smegenys atlieka šias dvi veiklas.

Klasika šiame tyrime yra Kandelio ir Siegelbaumo (2013) darbas su mažu bestuburiu, jūrine sraige, vadinama Aplysia. Šiame tyrime jie pamatė, kad sinapsinio laidumo pokyčiai atsirado dėl to, kaip gyvūnas reaguoja į aplinką, rodanti, kad sinapsė dalyvauja mokymosi ir įsiminimo procese. Tačiau naujausias Chen ir kt. Eksperimentas su „Aplysia“. (2014) rado tai, kas prieštarauja anksčiau padarytoms išvadoms. Tyrimas atskleidžia, kad po sinapsės gyvūnui išlieka motorinė funkcija buvo slopinamas narkotikų, abejojant idėja, kad sinapsė dalyvauja visame atmintis.

Iš to kyla dar vienas atvejis, palaikantis šią idėją eksperimentas pasiūlė Johanssonas ir kt. (2014). Šia proga buvo tiriamos smegenėlių Purkinje ląstelės. Šios ląstelės turi savo funkciją kontroliuoti judesių ritmą ir jas skatinti tiesiogiai ir sinapsę slopindami vaistais, nepaisant visų prognozių, jie ir toliau žymėjo ritmas. Johanssonas padarė išvadą, kad jų atminčiai neturi įtakos išoriniai mechanizmai ir kad jos yra ląstelės Vien tik Purkinje, kurie valdo mechanizmą atskirai, neatsižvelgdami į sinapsė.

Paskutinis, projektas atliko Ryanas ir kiti. (2015) padėjo parodyti, kad sinapsės stiprumas nėra kritinis atminties konsolidacijos taškas. Pagal jų darbą švirkščiant gyvūnams baltymų inhibitorius, a retrogradinė amnezija, tai yra, jie negali išsaugoti naujų žinių. Bet jei šioje situacijoje mes taikome mažus šviesos pliūpsnius, kurie skatina tam tikrų gaminti baltymai (metodas žinomas kaip optogenetika), taip, kad atmintį galima išsaugoti nepaisant cheminio bloko sukeltas.

Mokymasis ir atmintis, vieningi ar nepriklausomi mechanizmai?

Norėdami ką nors įsiminti, pirmiausia turime apie tai sužinoti. Nežinau, ar tai yra dėl šios priežasties, tačiau dabartinė neuromokslinė literatūra linkusi sujungti šiuos du terminus, o eksperimentai, kuriais jie grindžiami, dažniausiai būna dviprasmiška išvada, kuri neleidžia atskirti mokymosi ir atminties procesų, todėl sunku suprasti, ar jie naudoja bendrąjį ne.

Geras pavyzdys yra Martino ir Morriso (2002) darbas tiriant hipokampas kaip mokymosi centras. Tyrimų bazė buvo sutelkta į N-metil-D-aspartato (NMDA) receptorius - baltymą, kuris atpažįsta neuromediatorių glutamatas ir kuris dalyvauja LTP signale. Jie parodė, kad be ilgalaikio pogumburio ląstelių patobulinimo neįmanoma išmokti naujų žinių. Eksperimentą sudarė NMDA receptorių blokatorių vartojimas žiurkėms, kurios liko būgnelyje vandens su a plaustas, nes pakartodamas testą negalėjo sužinoti plausto vietos, skirtingai nei žiurkės be inhibitorių.

Tolesni tyrimai atskleidžia, kad jei žiurkė mokoma prieš skiriant inhibitorius, žiurkė „kompensuoja“ LTP praradimą, tai yra, ji turi atmintį. Darytina išvada yra ta LTP aktyviai dalyvauja mokymesi, tačiau nėra taip aišku, kad tai daro ieškant informacijos.

Smegenų plastiškumo implikacija

Tai rodo daugybė eksperimentų neuroplastika aktyviai dalyvauja įgyjant naujų žinių, pavyzdžiui, minėtas atvejis arba kuriant transgenines peles, kuriose pašalina glutamato gamybos geną, kuris labai trukdo mokytis glutamato gyvūnas.

Vietoj to, jo vaidmuo atmintyje pradeda kelti daugiau abejonių, kaip jūs skaitėte su keletu pavyzdžių. Pradėjo ryškėti teorija, kad atminties mechanizmas yra ląstelėse, o ne sinapsėse. Tačiau, kaip pabrėžia psichologas ir neuromokslininkas Ralfas Adolfas, neuromokslas išsiaiškins, kaip mokymasis ir atmintis veikia per ateinančius penkiasdešimt metųTai yra, tik laikas viską išvalo.

Bibliografinės nuorodos:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C. ir Glanzmanas, D. L. (2014). Ilgalaikės atminties atkūrimas ištrynus jos elgesio ir sinapsės išraišką Aplisijoje. „eLife 3“: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johanssonas, F., Jirenhedas, D.-A., Rasmussenas, A., Zucca, R. ir Hesslowas, G. (2014). Atminties pėdsakai ir laiko mechanizmas lokalizuoti smegenėlių Purkinje ląstelėse. Proc. Natl. Akad. Sci. NAUDOJIMAS. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R. ir Siegelbaumas, S. Į. (2013). „Netiesioginės atminties kaupimo ląstelių mechanizmai ir individualumo biologinis pagrindas“, „Neurologijos mokslo principai“, 5 leidimas, Eds E. R. Kandelis, Dž. H. Schwartz, T. M. Jessell, S. Į. Siegelbaumas ir A. Dž. Hudspethas (Niujorkas, NY: McGraw-Hill), 1461–1486 m.
• Martinas, S. J. ir Morrisas, R. G. M. (2002). Naujas gyvenimas senoje idėjoje: peržiūrėta sinapsinio plastiškumo ir atminties hipotezė. Hipokampas 12, 609–636. doi: 10.1002 / hipo.10107.
• Ryanas, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. ir Tonegawa, S. (2015). Engramo ląstelės retrogradinės amnezijos metu išsaugo atmintį. Mokslas 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / mokslas.aaa5542.