Моделиране на клетъчната основа на паметта

Изследователи от института Salk създадоха нов модел памет, който обяснява клетъчните механизми, отговорни за запазването на избрани спомени няколко часа след събитие.

Тази нова парадигма дава възможност за по-пълна картина на това как функционира паметта и може да информира за изследвания на нарушения като Паркинсон, Алцхаймер, посттравматичен стрес и обучителни затруднения.

„Предишните модели памет бяха базирани на бързи модели на дейност“, казва Тери Сейновски, д-р, притежател на председателя на Salk’s Francis Crick и изследовател на Медицинския институт на Хауърд Хюз.

„Новият ни модел на памет дава възможност да се интегрират преживяванията за часове, а не за мигове.“

През последните няколко десетилетия невролозите разкриха много за това как се съхраняват дългосрочните спомени.

За значими събития - например ухапване от куче - бързо се създават редица протеини в активирани мозъчни клетки, за да се създадат новите спомени. Някои от тези протеини се задържат за няколко часа на определени места на определени неврони, преди да се разрушат.

Тази поредица от биохимични събития ни позволяват да си припомним важни подробности за това събитие - като например, в случай на ухапване на кучето, кое куче, къде се е намирало, ако е необходимо посещение в спешното отделение и т.н.

Един проблем, който учените са имали при моделирането на съхранението в паметта, обяснява защо силно се запомнят само селективни детайли, а не всичко в този едно-двучасов прозорец.

Чрез включване на данни от предишна литература, Sejnowski и първият автор д-р Cian O'Donnell, докторски изследовател от Salk, разработиха модел, който обединява констатациите както от молекулярни, така и от системни наблюдения на паметта, за да обяснят как това е от един до два часа прозорецът на паметта работи.

Обяснение на новата рамка е публикувано в списанието Неврон.

Използвайки изчислително моделиране, O’Donnell и Sejnowski показват, че въпреки протеините, които са достъпни за редица неврони в дадена верига, паметта се запазва, когато последващи събития активират същите неврони като първоначалното събитие.

Учените са открили, че пространственото разположение на протеините както в специфични неврони, така и в определени области около тези неврони предсказва кои спомени се записват. Тази рамка за пространствено моделиране успешно предсказва задържането на паметта като математическа функция на припокриване на времето и местоположението.

„Едно нещо, което прави това проучване, е да свърже какво се случва при формирането на паметта на клетъчно ниво със системното ниво“, казва О’Донъл.

„Че времето е важно, вече беше установено; разработихме как съдържанието също може да определи дали спомените са запомнени или не. Доказваме, че набор от идеи са последователни и достатъчни, за да обяснят нещо в реалния свят. "

Новият модел също така предоставя потенциална рамка за разбиране как се обработват обобщения от спомени по време на сънища.

Въпреки че все още не е известно много за съня, изследванията показват, че важни спомени от деня често се циклират през мозъка, прехвърляйки се от временно съхранение в хипокампуса до по-дългосрочно съхранение в кората.

Изследователите наблюдават по-голямата част от това формиране на памет в несънуващ сън. Малко обаче се знае дали и как се прави опаковане или консолидиране на паметта по време на сънища.

В новото проучване моделът на О’Донъл и Сейновски предполага, че известно задържане на памет се случва по време на сънища.

„По време на сън има реорганизация на паметта - укрепвате някои спомени и губите такива, които вече не са ви необходими“, казва О’Донъл.

„Освен това хората се учат на абстракции, докато спят, но нямаше представа как протичат процесите на генерализация на невронно ниво.“

Прилагайки своите теоретични открития за припокриваща се дейност в рамките на едно-двучасовия прозорец, те излязоха с теоретичен модел за това как процесът на абстракция на паметта може да работи по време на сън.

Източник: Salk Institute