Νευρωνικοί μηχανισμοί και μνήμη
Μια πρόσφατα αποκωδικοποιημένη νευρωνική κυκλική δομή καθιστά τις μνήμες πιο σταθερές κατά τη διάρκεια της μάθησης, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που διεξήχθη από ερευνητές του NYU Langone Health. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε διαδικτυακά στο περιοδικό Science στις 30 Οκτωβρίου, δείχνει ότι η δραστηριότητα σε σήματα που συνδέουν δύο περιοχές του εγκεφάλου, τον εντοπιστικό φλοιό και την περιοχή CA3 του ιππόκαμπου, βοηθά τα ποντίκια να κωδικοποιούν χάρτες τοποθεσιών στον εγκεφαλικό τους κύκλο.
Σημασία του εντοπιστικού φλοιού και του ιππόκαμπου
Ο εντοπιστικός φλοιός και ο ιππόκαμπος είναι γνωστό ότι είναι κρίσιμοι για τη διαδικασία σχηματισμού και ανάκλησης μνήμης, επιτρέποντας την ολοκλήρωση προτύπων από μερικές ενδείξεις. Η αξιόπιστη ανάκληση απαιτεί οι χάρτες τοποθεσίας του ιππόκαμπου να παραμένουν σταθεροί, αντέχοντας σε κάποιο βαθμό τις αλλαγές στο περιβάλλον. Προβλήματα με τους υπολογισμούς των νευρώνων στην περιοχή CA3 μπορούν να οδηγήσουν σε συμπτώματα παρόμοια με αυτά της σχιζοφρένειας ή του μετατραυματικού στρες, όπου η σταθερότητα και η ακρίβεια των μνημών αποτυγχάνουν.
Μηχανισμοί και επιπτώσεις
Η μελέτη εστιάζει σε νευρώνες που «πυροδοτούν» – ή παράγουν γρήγορες αλλαγές στην ισορροπία των θετικών και αρνητικών φορτίων τους – για να μεταδώσουν ηλεκτρικά σήματα που συντονίζουν σκέψεις και μνήμες. Όταν ένα φορτίο φτάνει στο τέλος των εκτάσεων ενός νευρώνα, προκαλεί την απελευθέρωση χημικών νευροδιαβιβαστών που μεταφέρονται διαμέσου του κενό μεταξύ των κυττάρων. Αυτή η ισορροπία μεταξύ διέγερσης και αναστολής επιτυγχάνει μια σταθερή κατάσταση που διαμορφώνει τις σκέψεις, η οποία διατηρείται όταν ο εγκέφαλος δεν μαθαίνει. Κατά τη διάρκεια της μάθησης, οι αυξήσεις στη διέγερση κωδικοποιούν νέες μνήμες, και τα μοτίβα δραστηριότητας των νευρώνων καθορίζουν την ειδικότητα των μνημών που αντιπροσωπεύουν.
Η τρέχουσα μελέτη εστιάζει σε νευρώνες με μακρές εκτάσεις που συντονίζουν τη δραστηριότητα μεταξύ απομακρυσμένων περιοχών του εγκεφάλου. Λίγα είναι γνωστά σχετικά με το πώς οι μακροχρόνιες εισροές κυττάρων επηρεάζουν τους τοπικούς κύκλους καθώς ο εγκέφαλος ισορροπεί σταθερά πρότυπα με νέες εμπειρίες για να σχηματίσει μνήμες. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι δύο τύποι μακροχρόνιων εκτάσεων από τον πλευρικό εντοπιστικό φλοιό προς την περιοχή CA3 στέλνουν σήματα ταυτόχρονα για να σταθεροποιήσουν τη δραστηριότητα των δικτύων μάθησης του εγκεφάλου.
Συγκεκριμένα, οι μακροχρόνιες διεγερτικές εκτάσεις (LECGLU) και οι ανασταλτικές εκτάσεις (LECGABA) βρέθηκαν να αυξάνουν τη δραστηριότητα των συνδεδεμένων νευρώνων για να υποστηρίξουν τη μάθηση. Η μελέτη εξέτασε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μακροχρόνιων εισροών LEC και των κυκλωμάτων CA3 σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων, διαπιστώνοντας ότι οι LECGLU προκάλεσαν διέγερση στην CA3 αλλά και αναστολή που ρύθμισε τη δραστηριότητα, ενώ οι LECGABA καταπίεσαν αυτή την τοπική αναστολή για να ενθαρρύνουν τη δραστηριότητα της CA3. Αυτή η συνδυασμένη δράση υποστήριξε τη σταθερότητα στην CA3 ενεργοποιώντας επαναλαμβανόμενη δραστηριότητα σε ορισμένα κυκλώματα.
