Mälu rakulise aluse modelleerimine

Salki instituudi teadlased on loonud uue mälumudeli, mis selgitab rakumehhanisme, mis vastutavad valitud mälestuste säilitamise eest paar tundi pärast sündmust.

See uus paradigma võimaldab terviklikumat pilti mälu toimimisest ja võib aidata uurida selliseid häireid nagu Parkinsoni tõbi, Alzheimer, traumajärgne stress ja õpiraskused.

"Varasemad mälumudelid põhinesid kiirel aktiivsusel," ütles Terry Sejnowski, Ph.D., Salki Francis Cricki õppetooli omanik ja Howard Hughesi meditsiiniinstituudi uurija.

"Meie uus mälumudel võimaldab kogemusi integreerida tundide, mitte hetkede kaupa."

Viimase paarikümne aasta jooksul on neuroteadlased paljastanud palju pikaajaliste mälestuste talletamise kohta.

Tähtsamate sündmuste jaoks - näiteks koera poolt hammustamiseks - moodustuvad uute mälestuste loomiseks aktiveeritud ajurakkudes kiiresti mitmed valgud. Osa neist valkudest viibib enne lagunemist mõni tund konkreetsete neuronite kindlates kohtades.

See biokeemiliste sündmuste seeria võimaldab meil meenutada selle sündmuse olulisi üksikasju - näiteks koera hammustuse korral, milline koer, kus ta asus, kui see vajas erakorralise meditsiini toa külastamist jne.

Üks teadlaste mälumälu modelleerimisega seotud probleem selgitab, miks mäletatakse tugevalt ainult valikulisi üksikasju ja mitte kõike selles ühe-kahe tunnises aknas.

Varasema kirjanduse andmete lisamise abil töötasid Sejnowski ja esimene autor Calk O'Donnell, Ph.D., Salki järeldoktorid, välja mudeli, mis ühendab mälu molekulaarsete ja süsteemiliste vaatluste tulemused, et selgitada, kuidas see üks kuni kaks tundi kestnud mäluaken töötab.

Uue raamistiku selgitus on ajakirjas avaldatud Neuron.

Arvutusliku modelleerimise abil näitavad O’Donnell ja Sejnowski, et hoolimata sellest, et valgud on antud ahelas kättesaadavad paljudele neuronitele, säilivad mälestused, kui järgnevad sündmused aktiveerivad samad neuronid kui algne sündmus.

Teadlased leidsid, et valkude ruumiline positsioneerimine nii spetsiifiliste neuronite kui ka nende neuronite ümber asuvate spetsiifiliste alade jaoks ennustab, millised mälud salvestatakse. See ruumilise mustri raamistik ennustab edukalt mälu säilitamist kui aja ja asukoha kattumise matemaatilist funktsiooni.

"Üks asi, mida see uuring teeb, on seos mälu moodustumisel raku tasandil rõõmustava süsteemiga," ütleb O’Donnell.

"See, et ajaaken on oluline, oli juba loodud; töötasime välja, kuidas sisu võiks määrata ka seda, kas mälestusi mäletati või mitte. Tõestame, et ideede kogum on järjepidev ja piisav, et midagi reaalses maailmas seletada. "

Uus mudel annab ka potentsiaalse raamistiku mõistmiseks, kuidas mälestustest tehtud üldistusi unenägude käigus töödeldakse.

Kuigi une kohta on veel palju teadmata, viitavad uuringud sellele, et päevast pärit olulised mälestused liiguvad sageli ajus ringi ja viiakse hipokampuse ajutisest hoidmisest pikemaajaliseks ajukoores hoidmiseks.

Teadlased täheldasid enamikku sellest mälu moodustumisest unes unes. Siiski on vähe teada, kas ja kuidas unistuste ajal mälupakendeid tehakse või konsolideeritakse.

Uues uuringus annab O’Donnelli ja Sejnowski mudel mõista, et unenägude ajal toimub teatav mälupeetus.

"Une ajal toimub mälu ümberkorraldamine - tugevdate mõnda mälestust ja kaotate mälu, mida te enam ei vaja," ütleb O’Donnell.

"Lisaks õpivad inimesed magamise ajal abstraktsioone, kuid polnud aimugi, kuidas üldistusprotsessid närvitasandil toimuvad."

Rakendades oma teoreetilisi järeldusi kattuvuse kohta ühe kuni kahe tunni pikkuse akna jooksul, tulid nad välja teoreetilise mudeli selle kohta, kuidas mälu abstraktsiooniprotsess võib une ajal töötada.

Allikas: Salki instituut