神经科学家构建记忆形成的新理论
学习和记忆通常被认为是由三个主要步骤:编码事件进入大脑网络,存储编码信息,后来检索召回。
两年前,麻省理工学院的神经学家们发现,在某些类型的逆行性遗忘,一个特定的事件的记忆可以存储在大脑即使他们不能通过自然检索回忆线索。这一现象表明,现有的模型内存需要修订,形成的研究人员提出在一篇新论文中,他们进一步的细节这些“沉默的记忆印痕”是如何形成和重新启动。
研究人员认为他们的发现提供证据证明内存存储不依赖于加强联系,或之间的“突触”记忆细胞一直以为。相反,一个模式之间的连接形式细胞在事件发生后的第一个几分钟足以存储记忆。
“我们在这项研究主要结论之一是,特定的内存存储在一个特定的模式之间的连通性印迹细胞集合体,躺在一个解剖路径。这个结论是挑衅,因为记忆而不是存储了教条突触强度、“Susumu Tonegawa说Picower生物学和神经科学教授,主任RIKEN-MIT神经回路遗传学中心Picower研究所学习和记忆,和该研究的资深作者。
研究还显示,尽管记忆被沉默的记忆印痕自然不能回忆,回忆至少持续一个星期,可以“唤醒”天后治疗细胞刺激突触形成的蛋白质。
Dheeraj罗伊,最近麻省理工学院博士,是论文的主要作者,它出现在美国国家科学院院刊》上10月23日的一周。其他作者是麻省理工学院博士后专门Muralidhar和技术副莉莲·史密斯。
沉默的回忆
神经科学家一直认为,事件的记忆存储当突触连接,使神经元相互沟通,加强。先前的研究已经发现,如果特定的综合细胞蛋白事件发生后立即被阻塞在老鼠,老鼠就没有长期记忆的事件。
然而,在2015年的一篇论文,Tonegawa和他的同事首次显示,记忆可以存储即使细胞蛋白质的合成受阻。他们发现老鼠不能回忆这些记忆在应对自然的线索,如被放置在笼子里,一个可怕的事件发生,检索到的记忆仍然在那儿,可以人为地使用一种称为光遗传学的技术。
研究人员称这些记忆细胞“沉默的记忆印痕”,他们已经发现,这些记忆印痕还可以在其他情况下形成的。研究小鼠模拟早期阿尔茨海默氏症的症状,研究人员发现,当老鼠的麻烦回忆的记忆,这些记忆仍然存在,可能optogenetically检索。
在一个更近期的研究中,这一过程被称为系统的巩固记忆,研究人员发现记忆印痕在海马和前额叶皮层编码相同的内存。然而,前额叶皮层记忆印痕沉默了大约两周后记忆最初编码,而海马记忆印痕是活跃的。随着时间的推移,前额叶皮层的记忆变得活跃,而海马记忆的痕迹慢慢变得沉默。
在他们的新PNAS的研究中,研究人员进一步调查这些沉默的记忆印痕是如何形成的,他们持续多久,以及他们如何可以被重新激活。
类似于原来的2015年的研究中,他们训练老鼠害怕被放置在一个笼子里,通过提供一个温和的电击。训练结束后,老鼠冻结当放置在笼子里。老鼠训练有素,他们的记忆力与感光细胞被标记蛋白质,细胞可以重新启动。研究人员还抑制的合成细胞蛋白培训后立即发生。
他们发现在训练后,老鼠没有反应时放置在笼子里培训发生的地方。然而,老鼠并冻结时的记忆细胞与激光激活动物被关在笼子里,不应该有任何可怕的联想。这些沉默的记忆可以通过激光激活原始训练后的8天内。
建立联系
Tonegawa发现提供支持的新假设突触联系的加强,而最初编码所需的内存,没有必要为其后续的长期储存。相反,他认为,记忆存储在特定模式的连接之间形成印迹细胞集合体。这些连接,迅速形成在编码,不同的突触强化之后发生的事件(几小时)的帮助蛋白质合成。
“我们说的是,即使没有新细胞蛋白质合成,一旦一个新的连接,或加强已有的连接在编码过程中,新模式的连接,”Tonegawa说。“即使你不能诱导自然记忆,记忆信息仍然存在。”
这提出了一个问题关于post-encoding蛋白质合成的目的。考虑到沉默的记忆印痕不是由自然检索线索,研究人员认为的主要目的蛋白质合成是使自然回忆线索来有效地完成他们的工作。
研究人员还试图重新激活沉默的记忆印痕,治疗的老鼠蛋白质叫做PAK1,促进突触的形成。他们发现这种治疗,因为原始事件发生两天后,足以长出新的突触之间的印迹细胞。几天后,老鼠的回忆能力记忆了最初将冻结后放在笼子里培训发生的地方。此外,他们的反应是一样强大的老鼠没有干扰的记忆已经形成。
随着研究者的先前的发现在早期阿尔茨海默病沉默的记忆印痕,这项研究表明,把特定的突触可以帮助恢复一些内存召回功能早期阿尔茨海默氏症患者,罗伊说。
进一步探索
这个故事是由麻省理工学院新闻(再版web.mit.edu/newsoffice/),一个受欢迎的网站,包括麻省理工学院新闻研究、创新和教学。
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