研究大脑中标识“音量控制”,支持学习和记忆

“分子体积旋钮调节大脑的电信号帮助与学习和记忆,达特茅斯大学的研究表明。

分子系统控件的宽度电信号流在神经元之间的突触。

这一发现的控制机制,识别分子的调节,可以帮助研究人员在寻找方法来管理神经系统疾病,包括阿尔茨海默病、帕金森病和癫痫。

这项研究发表在美国国家科学院院刊》上描述的第一个研究电信号的形状如何促进突触的功能。

“我们的突触大脑是高度动态的,用一系列的低语,高声叫道:“生物科学助理教授Michael Hoppa表示达特茅斯和研究。“这个发现使我们在一个更直道路能够治疗顽固的神经障碍。”

突触是很小的接触点,让大脑神经元在不同频率进行通信。大脑将神经元的电输入转化为化学神经递质,穿越这些突触空间。

神经递质释放的数量变化的数字和模式神经元激活大脑的内部电路。突触连接强度的重塑是如何学习和记忆是如何形成的。

两个函数支持这些记忆和学习的过程。,称为便利,是一系列日益快速的峰值放大信号,改变突触的形状。另,抑郁,减少了信号。在一起,这两种形式的塑性保持大脑的平衡,防止神经系统疾病如癫痫发作。

“随着年龄增长,其关键的能够维护加强突触。我们需要一个良好的平衡我们大脑的可塑性,但也稳定的突触连接,“Hoppa说。

这项研究集中在海马体,大脑的中心负责学习和记忆。

在这项研究中,研究小组发现,电峰值作为交付模拟信号其形状影响突触的化学神经递质释放的大小。这种机制的功能类似于一个光衰减器变量设置。先前的研究认为要交付的峰值作为数字信号,更像一个电灯开关,操作只在“上”和“关闭”位置。

“发现这些电动钉模拟解锁我们理解大脑如何形成记忆和学习工作,“在Ha曹说,达特茅斯的一个博士后,该研究的第一作者。“使用模拟信号提供了一个更简单的途径来调节大脑回路的力量。”

诺贝尔奖得主埃里克·坎德尔工作之间的联系进行学习和形状的电信号的变化在1970年海洋海蛞蝓。这个过程并不认为发生在哺乳动物大脑中发现更复杂的突触。

除了发现电子信号流在大脑的海马突触模拟,达特茅斯研究还确定了分子调节的电信号。

所示的分子如前面Kvβ1-was调节钾电流,但不知道有什么作用在突触控制电信号的形状。这些发现有助于解释为什么失去Kvβ1分子曾被证明产生负面影响学习,记忆和睡眠在小鼠和果蝇。

研究还揭示了过程,让大脑有这样高计算能力在这样的低能量。一个单一的模拟电脉冲可以携带multi-bit信息,允许更大的控制频率较低的信号。

“这有助于我们理解我们的大脑是如何能够在超级计算机水平更低利率的电脉冲和能量相当于冰箱灯泡。我们越了解这些级别的控制,它帮助我们了解我们的大脑非常有效,”Hoppa说。

几十年来,研究人员寻找突触可塑性的分子监管机构关注的分子机械化学释放。直到现在,测量电脉冲的难以观察到由于体积小的神经终端。

新的研究发现是通过技术开发了达特茅斯测量电压和神经递质释放技术利用光测量电信号在大脑中神经元之间的突触连接。

在未来的工作中,团队将寻求确定发现与脑代谢的变化发生在衰老和引起常见的神经系统疾病。

根据研究小组,分子系统存在于大脑的这一区域很容易用药物,可能有助于药物疗法的发展。