الذكريات طويلة المدى هي مسألة نظام ، وليست مجرد تكرار

ملخص: يعتمد تكوين الذاكرة طويلة المدى على عمليات التعلم العصبية الفطرية وتكرار الأحداث.

مصدر: جامعة نيويورك

أظهرت دراسة جديدة قام بها فريق من علماء الأعصاب أن الذكريات طويلة المدى تعتمد على كل من استمرارية الأحداث وعملية التعلم العصبي المعقدة التي تساهم في جعل هذه الذكريات تدوم.

توفر النتائج التي توصل إليها فهمًا شاملاً لكيفية تكوين هذه الأنواع من الذكريات ونظرة ثاقبة على تعطيل تكوينها.

“منبه التكرار هو حافز موثق جيدًا لتكوين الذاكرة – فكلما تكرر شيء ما ، كان تذكره أفضل” ، نيويورك نيكولاي ف. من الجامعة. يشرح Kukushkin ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، والتي ستظهر في المجلة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS)

“ومع ذلك ، فإن آلية الدماغ أكثر تعقيدًا من ذلك. يظهر بحثنا أن تأثيرات الأحداث المتكررة الفردية تتفاعل بطرق دقيقة للغاية ولها أدوار فريدة في تكوين ذكريات طويلة المدى – لا تدرك الخلايا العصبية التكرار فحسب ، بل ترتيب يمكن استخدام هذه المعلومات للتمييز بين الأشكال المختلفة لهذه الأحداث في تكوين تجارب وذكريات متكررة.

ويضيف: “على سبيل المثال ، يمكن للخلايا العصبية أن تميز الفرق بين حدثين لهما شدة متزايدة ونفس الحدثين بترتيب معاكس ، وتشكل ذاكرة فقط إذا زادت الشدة بمرور الوقت”.

سعى الباحثون ، ومن بينهم توماس كارو ، الأستاذ في مركز علم الأعصاب بجامعة نيويورك ، وتسنيم تبسوم ، الباحثة في جامعة نيويورك ، إلى فهم أفضل لما وراء عملية عصبية موثقة جيدًا – على وجه التحديد ، كيف تؤدي الأحداث المتكررة إلى ذاكرة طويلة المدى. إذا فشلت الأحداث الفردية في القيام بذلك.

ليس من الواضح ماذا كيف تتفاعل الأحداث المتكررة مع بعضها البعض لتشكيل ذاكرة.

للتحقيق في هذا السؤال ، أجرى العلماء دراسة أبليسيا كاليفورنيكاسبيكة البحر في كاليفورنيا. أبليسيا هذا النوع هو كائن نموذجي للبحث لأن ذكرياته البسيطة مفهومة جيدًا على المستوى الجزيئي والخلوي.

يمكن عزل الخلايا العصبية التي تتحكم فيها ودراستها في طبق بتري ، كما فعل مؤلفو الدراسة هنا ، لإعادة تكوين جميع المكونات الأساسية لتكوين الذاكرة.

قام الباحثون “بتدريب” هذه الخلايا العصبية عن طريق تطبيق نبضات كيميائية متكررة أبليسياتُستخدم الاستجابات للمنبهات ، مثل الصدمات الكهربائية الخفيفة ، بشكل شائع في التجارب.

ثم لاحظوا التعزيز طويل المدى للوصلات بين الخلايا العصبية ، وبالتالي انعكاس وتشكيل ذكريات طويلة المدى.

“التعلم من تجربتين هو أسلوب أبليسياأو معزولة أبليسيا يشرح جوكوشكين ، الباحث في مركز علم الأعصاب بجامعة نيويورك وأستاذ الطب المساعد في الدراسات الليبرالية في جامعة نيويورك ، أن الخلايا العصبية يمكن أن تشكل ذكريات طويلة المدى بعد تجربتين.

“الاختبارات الفردية ليس لها أي تأثير ، لكن اختبارين ، إذا تباعدوا في الوقت المناسب ، يكون لهما تأثير.”

كجزء من هذه التجارب ، فحص الباحثون على وجه التحديد النشاط الناتج لبروتين يسمى ERK ، وهو ضروري للذاكرة.

في السابق ، اعتقد العلماء أنه يجب إنشاء تنشيط ERK أثناء عملية التعلم. ولكن في PNAS في الدراسة ، اكتشف الباحثون ديناميكية أكثر تعقيدًا: “شد الحبل” بين الجزيئات التي تنشط ERK (وبالتالي مؤيدة للذاكرة) وتلك التي تعطلها (وبالتالي فهي مضادة للذاكرة).

بعد تجربة واحدة فقط ، ساد الجانب المختل من “شد الحبل” وتم إيقاف نشاط ERK ، مما منع تكوين الذاكرة. بدلاً من ذلك ، كانت هناك حاجة لمحاكمة ثانية لمنعه تخفيض تنشيط ERK ، مما يسمح بالتقاط الذكريات.

استخدم العلماء أشكالًا مختلفة من عملية التدريب – تعديلات أثرت على الذاكرة بشكل مختلف اعتمادًا على شكل المنبه. قاموا بتغيير “شدة” دورات التدريب الفردية من خلال تغيير تركيز المواد الكيميائية المستخدمة لمحاكاة الصدمات الكهربائية.

عندما اشتمل التدريب على تجربتين على أحداث ذات شدة مختلفة ، فإن نمط التدريب “الضعيف – القوي” فقط هو الذي ينتج ذاكرة طويلة المدى ، في حين أن التسلسل العكسي ، “القوي والضعيف” ، فشل في القيام بذلك. وبعبارة أخرى ، فإن نفس المجموعة من التجارب كان لها تأثير فقط إذا زادت شدتها ، ولكن ليس إذا انخفضت شدتها بمرور الوقت.

قد يمثل هذا تكيفًا تطوريًا لإعطاء الأولوية لذاكرة المنبهات المتزايدة ، كما يشير العلماء – كما يشيرون ، فإن الأحداث التي تزداد شدة لها قوة تنبؤية أكبر من تلك التي تنخفض شدتها.

يوضح غوكوشكين: “يعتمد تكوين الذاكرة طويلة المدى على أي من الجانبين المتنافسين في لعبة شد الحبل من ERK يفوز بمرور الوقت”.

شاهد المزيد

“ولكن الأهم من ذلك هو أن العمل يوضح أن تأثيرات الأحداث المتكررة لا تتراكم ببساطة. في الواقع ، لها أدوار فريدة في بدء وتعزيز التزام المعلومات بالذاكرة طويلة المدى.

“الخلايا العصبية لا تشعر فقط بالتكرار ، ولكن ترتيب إنهم يستخدمون تلك المعلومات للتمييز بين المحفزات وأشكال الخبرة المختلفة “.

تمويل: تم دعم هذا البحث بمنحة من المعاهد الوطنية للصحة (1R01MH120300-01A1).

حول هذه أخبار أبحاث الذاكرة

مؤلف: جيمس ديويت
مصدر: جامعة نيويورك
اتصال: جيمس ديويت – جامعة نيويورك
صورة: الصورة في المجال العام

البحث الأصلي: وصول مغلق.
“يحدد التوقيت الدقيق لفسفرة ERK / نزع الفسفرة نتيجة الاختبار المتكرر أثناء تكوين الذاكرة طويلة المدى.“نيكولاي ف. جوكوشكين وآخرون. PNAS

ملخص

يحدد التوقيت الدقيق لفسفرة ERK / نزع الفسفرة نتيجة الاختبار المتكرر أثناء تكوين الذاكرة طويلة المدى.

اثنان اختبار التعلم أبليسيا يكشف التدريب عن تفاعلات غير خطية بين التجارب: تجربة واحدة ليس لها أي تأثير ، لكن تجربتين متباعدتين بدقة تحفز الذاكرة طويلة المدى. يعد نشاط كيناز المنظم خارج الخلية (ERK) ضروريًا للتفاعلات بين المخالفات ، لكن الآلية تظل دون حل.

يكشف مزيج من الأدوات الكيميائية المناعية والأدوات الضوئية عن تعقيد غير متوقع لإشارات ERK عندما تحفز نبضتان متباعدتان من السيروتونين (5-هيدروكسي تريبتامين ، 5HT) تسهيلًا متشابكًا طويل المدى. على وجه التحديد ، فإن فسفرة ERK المزدوجة عند تنشيطها TxY تكون مصحوبة بإزالة الفسفرة في حالة pT ، مما يؤدي إلى تكوين pY-ERK غير نشط ومفسفر منفردًا.

تحدث الفسفرة ونزع الفسفرة في وقت واحد ولكن يتم قياسهما بشكل مختلف بتركيزات مختلفة من 5HT ، مع توقع أن البروتوكولات المختلطة ذات الاختبارين التي تتضمن نبضات 5HT “قوية” و “ضعيفة” يجب أن تكون حساسة للترتيب الدقيق وتوقيت التجارب. في الواقع ، لا يتم تشغيل التيسير المتزامن طويل المدى إلا عندما تكون النبضات الضعيفة قوية ، وليس العكس. قد يمثل هذا آلية فسيولوجية لتحديد أولويات ذكرى التهديدات المتزايدة.