侧抑制保持类似的记忆

公园在办公室停车场时,通常没有问题找到你的车又在一天结束的时候。第二天,你可能公园几远点。然而,在晚上,你发现你的车,虽然这两天的记忆非常相似。你发现你的车(也),因为我们的大脑能够储存记忆非常相似的事件截然不同的记忆的过程被称为分离模式。科学与技术研究所的研究人员奥地利奥地利(IST)破译大脑如何计算这个模式称为齿状回大脑区域分离。他们的工作发表在今天的结果自然通讯。

彼得·乔纳斯和他的团队,包括第一作者和博士生克劳迪娅·埃斯皮诺萨,何塞·古兹曼,小民张试图了解神经元之间的连接齿状回,海马体的一部分,使老鼠的分离模式。

在齿状回,两种类型的神经细胞发出信号:主要神经元发出兴奋性信号,而中间神经元发出抑制信号。研究人员试图破译这些神经元之间的连接的规则相互发送信号,神经元之间的联系是否互惠,以及许多神经元是否收敛于发送信号到一个主要神经元。他们记录了神经元之间的信号理解神经元连接和支持当地的电路是如何工作的模式分离。埃斯皮诺萨执行八倍的全细胞记录,她在一片刺激一个神经元的齿状回,并记录了其他七个神经元的反应。通过标签所有刺激神经元,她可以重构电路的形态。

研究人员发现parvalbumin-expressing中间神经元连接在一个特定的方式只有在齿状回。在齿状回,parvalbumin-expressing主要抑制中间神经元附近的活动神经元在这一过程被称为侧抑制。在其他大脑区域如大脑皮层,parvalbumin-expressing中间神经元并不以这种方式连接。“我们认为,独特的连接规则建立了parvalbumin-expressing中间神经元,如侧抑制,代表一个电路适应发生在这个特定的网络功能大脑地区,”克劳迪娅·埃斯皮诺萨说。“我们的实验数据支持,模式分离是通过一种机制称为的“赢者通吃”,实现通过侧抑制齿状回。然而,这还没有被证明。我们需要行为数据和计算模型,我们正在研究。”

齿状回后分离类似记忆避免重叠,然后海马CA3区域存储这些记忆。在前一篇文章发表在科学2016年,彼得·乔纳斯和穆Guzman表明海马CA3区域的连通性旨在召回信息存储记忆的过程称为模式完成。“在一个生物性水平上,我们发现连接规则,支持一个大脑区域的计算功能,”埃斯皮诺萨说,“我们的工作有助于展示当地电路优化的特定功能的大脑区域。虽然输入到达齿状回是很重要的,齿状回的方式然后计算这些信息来实现模式分离是至关重要的。”

克劳迪娅·埃斯皮诺萨是博士生的彼得·乔纳斯。在她于2013年加入她的博士研究是奥地利,她曾与神经障碍患者。这种体验动机埃斯皮诺萨从事神经科学博士学位:“我意识到,我的工作作为一个治疗师非常有限,因为我们可以提供病人的治疗非常稀缺,实际上大多数可用的治疗是缓和,而不是治疗。主要原因是关于神经系统是如何工作的信息非常有限,超过大多数人相信。这个事实最激励我改变我的职业生涯从治疗师研究员。我认为创造知识是一个美丽的东西对我们的社会做贡献的方式,间接地帮助别人。”