Как отбираются воспоминания для сохранения?

краткое содержание: Исследователи выяснили, как мозг выбирает, какие повседневные события он хочет превратить в долгосрочные воспоминания во время сна, и определили «спайки» в гиппокампе как решающий механизм. Этот феномен предполагает, что события, за которыми последовали резкие всплески, с большей вероятностью консолидируются в длительные воспоминания. Исследование показывает, что эти всплески происходят в периоды прекращения бездействия, которые следуют за сенсорными ощущениями, и действуют как естественная сигнальная система для перезагрузки и укрепления определенных нейронных паттернов во сне, тем самым способствуя формированию памяти.

Ключевые факты:

1. Острая волна ряби как маркеры памяти: Переживания, сопровождаемые резкими скачками в гиппокампе, с большей вероятностью станут долговременными воспоминаниями.
2. Пауза в режиме ожидания и перезапуск памяти: Эти пульсации возникают во время пауз после бодрствования, при этом отмеченные паттерны активируются во время сна.
3. Возможность улучшения памяти: Понимание острых длин волн может привести к созданию будущих методов лечения или устройств, которые смогут улучшить память или облегчить травматические воспоминания.

источник: Нью-Йоркский университет Лангоне

В последние десятилетия нейробиологи продемонстрировали идею о том, что некоторые повседневные переживания преобразуются мозгом в постоянные воспоминания во время сна той же ночью.

Теперь новое исследование предлагает механизм, который определяет, какие воспоминания считаются достаточно важными, чтобы оставаться в мозгу, чтобы сон стал постоянным.

Исследование, проведенное исследователями из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета, вращается вокруг клеток мозга, называемых нейронами, которые «срабатывают» — или вызывают колебания баланса своих положительных и отрицательных зарядов — для передачи электрических сигналов, кодирующих воспоминания.

Большие группы нейронов в области мозга, называемой гиппокампом, срабатывают вместе в ритмических циклах, создавая последовательности сигналов с интервалом в миллисекунды друг от друга, которые могут кодировать сложную информацию.

Названные «острыми импульсами», эти «крики», направленные на остальную часть мозга, представляют собой почти синхронную активацию 15 процентов нейронов гиппокампа, названную в честь формы, которую они принимают, когда их активность улавливается электродами и записывается на записывающее устройство. . График.

В то время как предыдущие исследования связывали пульсацию с формированием памяти во время сна, новое исследование было опубликовано в Интернете в журнале. Науки 28 марта было обнаружено, что дневные события, за которыми сразу следуют 5–20 резких всплесков, чаще повторяются во время сна и затем закрепляются в устойчивые воспоминания. События, за которыми последовало очень мало или вообще не было резких всплесков, не смогли сформировать длительные воспоминания.

«Наше исследование показало, что спайки — это физиологический механизм, который мозг использует, чтобы решить, что оставить, а что выбросить», — сказал старший автор исследования Дьёрдь Бузаки, доктор медицинских наук, профессор нейробиологии кафедры. нейробиологии в Университете Биггса. Неврология и физиология в NYU Langone Health.

Иди и остановись

Новое исследование основано на хорошо известной закономерности: млекопитающие, включая человека, познают мир в течение нескольких мгновений, затем делают паузу, затем испытывают еще немного, а затем снова делают паузу. После того, как мы обращаем на что-то внимание, говорят авторы исследования, вычисления мозга часто переключаются в «спящий» режим переоценки. Такие кратковременные паузы случаются в течение дня, но во время сна случаются более длительные периоды замедления.

Бузсаки и его коллеги ранее показали, что резкие всплески происходят не тогда, когда мы активно изучаем сенсорную информацию или двигаемся, а только во время пауз до или после.

Настоящее исследование показало, что спайки представляют собой естественный механизм маркировки во время этих пауз после пробуждения, при этом помеченные нейронные паттерны реактивируются во время сна после выполнения задачи.

Самое главное, известно, что острые спайки состоят из «клеток места» в гиппокампе, срабатывающих в определенном порядке, который кодирует каждую комнату, в которую мы входим, и каждый участок лабиринта, в который входит мышь.

Что касается воспоминаний, те же самые клетки активируются с высокой скоростью, пока мы спим, «проигрывая записанное событие тысячи раз за ночь». Этот процесс укрепляет связи между участвующими клетками.

В текущем исследовании последовательные лабиринты, проходимые исследуемыми крысами, отслеживались с помощью электродов популяциями клеток гиппокампа, которые постоянно меняются со временем, несмотря на запись очень похожих испытаний. Так впервые был выявлен лабиринт, в котором пульсации возникают во время прекращения бодрствования, а затем восстанавливаются во время сна.

Острые всплески обычно регистрировались, когда мышь останавливалась, чтобы насладиться сладким лакомством после каждого прохождения лабиринта. Авторы говорят, что потребление вознаграждений подготавливает мозг к переключению из исследовательского режима в сидячий, что приводит к резким всплескам активности.

Используя двусторонние силиконовые зонды, исследовательская группа смогла зарегистрировать до 500 нейронов одновременно в гиппокампе животных, пока они бежали по лабиринту. Это, в свою очередь, создает проблему, поскольку данные становятся очень сложными, поскольку все больше нейронов записываются независимо.

Чтобы получить интуитивное понимание данных, визуализировать активность нейронов и сформулировать гипотезы, команде удалось уменьшить количество измерений в данных, в некотором роде превратив трехмерное изображение в плоское, не потеряв при этом целостности изображения. данные.

«Мы исключили внешний мир из уравнения и изучили механизмы, с помощью которых мозг млекопитающих врожденно и подсознательно отмечает некоторые воспоминания, чтобы они стали постоянными», — сказал первый автор Ваньань (Винни) Ян, доктор философии, выпускник. студент Университета Бузаки. лаборатория.

«Почему возникла такая система, остается загадкой, но будущие исследования могут выявить устройства или методы лечения, которые смогут подавлять острые волновые всплески для улучшения памяти или даже уменьшения воспоминаний о травмирующих событиях».

Вместе с докторами. Бузсаки и Янг, авторы исследования из Института нейронаук при Нью-Йоркском университете в Лангоне, — Роман Хузар и Томас Хенмюллер. Кирилл Киселев из Центра нейронаук Нью-Йоркского университета также был автором, как и Чен Сунь из MILA, Квебекского института искусственного интеллекта в Монреале.

Финансирование: Работа была поддержана грантами Национального института здравоохранения R01MH122391 и U19NS107616.

О новостях исследования памяти

автор: Грегори Уильямс
источник: Нью-Йоркский университет Лангоне
коммуникация: Грегори Уильямс — Нью-Йоркский университет Лангоне
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Исходный поиск: Закрытый доступ.
«Отбор опыта в память по резким волновым пульсациям в гиппокампе«Дьёрдь Бужаки и др. Науки

Резюме

Отбор опыта в память по резким волновым пульсациям в гиппокампе

Эксперименты следует отмечать во время обучения для дальнейшего закрепления. Однако нейрофизиологические механизмы, которые отбирают переживания для постоянной памяти, неизвестны.

Объединив крупномасштабные нейронные записи на мышах с методами уменьшения размерности, мы заметили, что последовательные пересечения лабиринта отслеживались ансамблями постоянно дрейфующих нейронов, обеспечивая нейронные сигнатуры как посещенных мест, так и произошедших событий.

Когда состояние мозга менялось во время потребления вознаграждения, в некоторых испытаниях возникали острые волновые всплески (SPW-R), и их специфическое содержание всплесков расшифровывало окружающие их пробные блоки.

Во время послеиспытательного сна SPW-R продолжали воспроизводить те экспериментальные блоки, которые неоднократно активировались, пока SPW-R бодрствовал. Таким образом, воспроизведение содержимого бодрствующих SPW-R может обеспечить механизм нейрофизиологической маркировки для выбора аспектов опыта, которые сохраняются и консолидируются для будущего использования.