211service.com
Atmiņu veidošana
Jauns ģenētiski modificētu peļu celms ir ļāvis pētniekiem pirmo reizi precīzi noteikt precīzus šūnu savienojumus, kas veidojas, veidojot atmiņu. Izsekojot proteīnu, kas marķēts fluorescējoši zaļā krāsā, kad tas migrē pa atsevišķiem neironiem no šūnas ķermeņa uz āru caur zarojošiem dendritiem, pētnieki varēja precīzi redzēt, kuras sinapses — savienojumi ar citiem neironiem — bija iesaistītas, kad peles iemācījās baidīties no elektriskās strāvas trieciena. .
Sekojiet spīdumam: konstruējot peles, lai aktīvos neironos ražotu fluorescējoši marķētu glutamāta receptoru proteīnu (parādīts zaļā krāsā), pētnieki varētu sekot proteīna ceļam, jo peles iemācījās baidīties no elektriskās strāvas trieciena. Neironu šūnu ķermeņi parādās zilā krāsā.
Tas ir pirmais solis, lai vizualizētu sinapses, kas kodē atmiņas, saka Stīvens Mārens , neirozinātņu studiju programmas direktors Mičiganas Universitāte , kurš nebija iesaistīts pētījumā. Mums tiešām nav bijis tāda rīka kā šis, lai redzētu atmiņas kodējumu sinaptiskā līmenī. Tas ir aizraujošs papīrs.
Mēs izstrādājam paņēmienus, kas ļauj koncentrēties uz faktiskajām fiziskajām vietām, kas mainās smadzenēs, mācoties, ar arvien precīzāku izšķirtspēju, saka pētījuma vadošais pētnieks. Marks Meifords , šūnu bioloģijas asociētais profesors Skripa pētniecības institūts .
Neirozinātnieki uzskata, ka, lai atmiņa veidotos, ir jānostiprina individuālie sinaptiskie savienojumi, reaģējot uz atmiņu ģenerējošu stimulu. Šis pastiprinājums, iespējams, ir rezultāts konkrētam proteīnu kopumam, kas migrē uz sinapsēm precīzi horeogrāfiskā veidā, taču joprojām ir noslēpums, kuri proteīni ir iesaistīti un kā tie tiek novirzīti uz galamērķi. Jaunais pētījums, kas parādās šodienas numurā Zinātne , ir pirmais, kas izseko noteiktu proteīnu, jo tas nonāk noteiktās sinapsēs.
Multivide
Skatiet attēlus, kuros redzams kvēlojošs proteīns, kad tas pārvietojas pa neironiem.
Pētītais proteīns ir glutamāta receptors, neirotransmitera, kas iepriekš bija iesaistīts atmiņas veidošanā. Pētnieki izstrādāja peļu celmu, lai glutamāta receptors spīdētu zaļā krāsā ārkārtīgi specifiskos, manipulējamos apstākļos.
Pēc tam ģenētiski modificētās peles tika apmācītas sagaidīt elektriskās strāvas triecienu uz kājām, kad tās tika ievietotas noteiktā kastē. Rezultātā radušās bailes ir ļoti ilgstoša, ļoti spēcīga atmiņa, saka Meifords. Iespējams, viņš saka, ka neironi, kas aktivizējās, kad peles iemācījās baidīties no kastes, bija tie, kas ir atbildīgi par aversīvās atmiņas veidošanos.
Fluorescējoši marķētais glutamāta receptors tika modificēts tā, lai neironi to ražotu tikai tad, kad tie kļuva aktīvi. Tas ļāva grupai noteikt, kuri neironi veicināja atmiņas veidošanos, sekojot zaļajam mirdzumam.
Turklāt pētnieki varēja pilnībā izslēgt visu marķēto proteīnu sistēmu, ievadot narkotiku doksiciklīnu. Peles tika barotas ar doksiciklīnu visu mūžu – līdz mācību uzdevumam un vēlreiz, kad uzdevums bija beidzies. Tādā veidā marķētais proteīns tika ražots tikai šīs konkrētās atmiņas veidošanās laikā.
Jūs tverat tikai notikumus, kas saistīti ar mācību epizodi, saka Kreigs Pauels , neiroloģijas un psihiatrijas docents plkst Teksasas Universitātes Dienvidrietumu medicīnas centrs , kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Meiforda grupa sekoja mirdzošajam glutamāta receptoram, kad tas migrēja caur neironiem reģionā, ko sauc par hipokampu, pārbaudot smadzeņu šķēles vairākos laika punktos pēc mācību uzdevuma. Viņi atklāja, ka pēc tam, kad proteīns tika ražots kodolā, tas pārvietojās uz āru cauri daudzajiem šūnas zarojošajiem dendritiem un galu galā nogulsnējās tālās sinapsēs.
Pārsteidzoši, olbaltumvielas galvenokārt ievietojās viena veida sinapsēs. Sinapsēm ir dažas garšas atkarībā no tā, vai tās veido tā sauktie plānie, stulbi vai sēņu muguriņas, kas izvirzīti no šūnas. Marķētais glutamāta receptors galvenokārt migrēja sēņu tipa sinapsēs.
Es domāju, ka vissvarīgākais šajā pētījumā ir tas, ka tas liecina, ka konkrēta veida mugurkaula mācīšanās un atmiņas procesiem var būt svarīgāka nekā cita veida mugurkaula, saka Pauels.
Receptors dod priekšroku sēņu tipa sinapsēm, kas liecina, ka vismaz ar bailēm saistītu atmiņu veidošanās procesā pastāv specializēta tirdzniecības sistēma, kas novirza sinaptiskos proteīnus uz to mērķiem. Taču nav īsti skaidrs, kāda veida molekulārais karogs tiek vicināts, lai teiktu: “Nāciet šeit un iekārtojieties pie mana veida sinapsēm”, nav īsti skaidrs, saka Mārena.
Vēl viens noslēpums ir tas, kāpēc iezīmētais receptors pazūd no sinapsēm pēc 72 stundām, kad atmiņa saglabājas daudz ilgāk. Citas olbaltumvielas un citas smadzeņu zonas gandrīz noteikti ir iesaistītas atmiņas veidošanā un uzturēšanā. Jo īpaši amigdalai, iespējams, ir galvenā loma. Lai gan hipokamps ir ļoti svarīgs, lai kodētu informāciju par vietu – šajā gadījumā lodziņā, kurā tika ievadīti triecieni –, šķiet, ka amigdala saista šo informāciju ar triecienu radīto baiļu reakciju.
Hipokamps, iespējams, nav galīgā uzglabāšanas vieta, saka Marena. Ja jūs patiešām vēlējāties redzēt, kur šāda veida mācībām ir iekodēta ilgtermiņa atmiņa, iespējams, vēlaties apskatīt amigdalu.
Iepriekšējos amigdalas pētījumos, izmantojot līdzīgi konstruētas peles, Meiforda grupa parādīja, ka tie paši neironi tiek aktivizēti gan tad, kad tiek veidota atmiņa, gan vēlāk, kad tā tiek izgūta. Turpmākajos pētījumos pētnieki var izmantot jauno smalkāka mēroga pieeju, lai zondētu atmiņas veidošanos amigdalā.
Meifords arī cer izmantot jauno tehniku, lai noskaidrotu precīzu hipokampa kodētās atmiņas struktūru, jo īpaši kastes atmiņu. Viņš plāno noskaidrot, vai viņš var iemācīt pelei, kas nekad nav bijusi šokēta kastē, no tās baidīties. Lai to izdarītu, viņš aktivizēs hipokampu neironus, kas kodē kastes atmiņu, un pēc tam satricināja peli.
Ja eksperiments ir veiksmīgs, tas varētu palīdzēt izskaidrot, kā kastīte ir attēlota peles smadzenēs. Viens no lielākajiem jautājumiem neirozinātnē, saka Meifords, ir, kas nepieciešams, lai attēlotu ārējo vidi?